光学式位置検出器及び光学装置
【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を出射する発光部と、発光部に対して光軸方向に相対移動し、白領域、及び被検出光ｙ１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、発光部が反射板８３ａへ出射する被検出光ｙ１の照射幅ＨＬは、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よりも大きくし、かつ、白領域からなるパターン幅Ｈ１と黒領域からなるパターン幅Ｈ２とを加算したパターン幅（Ｈ１＋Ｈ２）よりも小さくすることで、適切に位置検出することが可能となる。
【解決手段】被検出光ｙ１を出射する発光部と、発光部に対して光軸方向に相対移動し、白領域、及び被検出光ｙ１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、発光部が反射板８３ａへ出射する被検出光ｙ１の照射幅ＨＬは、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よりも大きくし、かつ、白領域からなるパターン幅Ｈ１と黒領域からなるパターン幅Ｈ２とを加算したパターン幅（Ｈ１＋Ｈ２）よりも小さくすることで、適切に位置検出することが可能となる。
【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記載の光学式位置検出器は、明るい要素と暗い要素との交互パターンからなる光学エンコーダパターンと、光学エンコーダパターンへ出力する発光素子と、光学エンコーダパターンから受光する受光素子とを備えている。受光素子の受光部、あるいは、光学エンコーダパターンの明るい要素と暗い要素のうちの一方は、菱形の形状とされている。そして、光学エンコーダパターンの各要素のピッチは同一とされている。この構成により、受光素子の出力信号は略正弦波状とされ、位置情報を適切に得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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、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し、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、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を特徴として構成される。
【０００７】
本発明に係る光学式位置検出器では、発光部が出射する光の幅を、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出力信号を得ることができるので、簡易な構成で位置検出することが可能となる。
【０００８】
ここで、光学式位置検出器は、光学スケールの所定の移動領域での出力信号に基づいて、光学スケールの他の移動領域での出力信号を補正する補正手段を備えることが好適である。
【０００９】
このように構成することで、経時変化や環境変化によって出力信号が変化する場合であっても、所定の移動領域での出力信号を基準として他の移動領域での出力信号を補正することができるので、精度良く位置検出することができる。
【００１０】
また、光学式位置検出器において、光学スケールは、第１領域及び第２領域が周期的に配置された反射板であり、発光部及び受光部は、それぞれ単一の発光素子又は受光素子からなることが好適である。このように構成することで、発光部及び受光部を隣接させることができるので、小型化を図ることが可能となる。
【００１１】
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。
【００１２】
また、上述した光学式位置検出器を備える光学装置において、光学部材はレンズであり、補正手段は、レンズの撮影領域外での出力信号を取得し、レンズの撮影領域での出力信号を補正することが好適である。このように構成することで、撮像領域での位置検出を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
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】
【００１４】
【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撮像装置の模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器の光学パターンと照射幅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光学式位置検出器における出力信号の温度変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器における出力信号の温度変化を示すグラフである。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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 Processing 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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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ものとなる。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。
【００５７】
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。移動レンズ９０移動方向における反射板８３ａの白領域の幅（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。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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変換され出力電圧信号（出力信号）として検出される。
【００６０】
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、周期的な光学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Ｙ１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。
【００６１】
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。例えば、図７（ａ）に示す出射光ｙ０のように、照射幅が白領域の幅Ｈ１又は黒領域の幅Ｈ２よりも小さい場合には、白領域又は黒領域の中心付近では、白領域又は黒領域の何れか一方のみに出射される。この場合、図７（ｂ）に示すように、白領域又は黒領域の中心付近に対応する出力電圧値Ｙ０は、移動レンズ９０の位置に関わらず一定値となる。反対に、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。
【００６２】
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１５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１６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１６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１６（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１６（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１６（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１６（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１６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１６（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１６（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１６（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１６（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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Ｖ１よりも大きい値が用いられる。
【００６７】
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、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。
【００６８】
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、位置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、ワイド端側の位置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。
【００６９】
上述したように、位置検出器８３は、移動レンズ９０が位置Ｐ１に位置することを出力電圧値の大きさに基づいて検出し、移動レンズ９０がワイド端、テレ端等にあることを位置Ｐ１からの極値の数に基づいて検出し、それ以外の位置については、位置Ｐ１からの極値の数及び出力電圧値の大きさに基づいて検出する。このように、位置Ｗでの出力電圧値を出力電圧信号の極値とすることにより、例えば出力電圧が経時や温度により変化した場合であっても位置Ｗを特定することができる。以下、温度変化により出力電圧値が変化した場合を説明する。図９は、出力電圧の検出位置依存性を所定の温度ごとに示すグラフであり、図１０は、出力電圧信号の移動レンズ９０移動量依存性を所定の温度ごとに示すグラフである。図９、１０に示すように、温度変化によって出力電圧信号の大きさが変化する場合であっても、極値の位置は変化しないので、位置Ｐ１を基準とした極値の数によってワイド端を特定することができる。同様に、極値に対応した位置Ｔ１〜Ｔ７を特定することができる。
【００７０】
一方、極値以外の出力電圧値となる位置を検出する場合には、検出した出力電圧値の大きさをＥＥＰＲＯＭ６４の出力電圧値と比較するため、温度変化に伴って出力電圧信号の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器８３を備える撮像装置は、位置検出器８３の出力電圧値を補正する機能を備えている。
【００７１】
以下では、出力電圧値の補正動作について説明する。図１１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、通常使用時に比べて低温の環境で位置検出動作を行った場合を説明する（図９参照）。また、図１２を参照して補正動作を説明する。図１２は、補正前後の出力電圧値を示す概要図である。図１２において、左方向をワイド端方向、右方向をテレ端方向として説明する。
【００７２】
図１１に示すフローチャートは、例えば撮像装置の電源がＯＮされたタイミングで実行される。図１１に示すように、撮像装置は、ワイド端側の装置端Ｘ１方向まで移動レンズ９０を移動させる処理から開始する（Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４）。
【００７３】
Ｓ１０の処理は、位置検出器８３により検出された出力電圧値に基づいて移動レンズ９０をワイド端側の装置端Ｘ１近傍へ移動させたか否かを判定する処理である。例えば、図１２に示すように、所定の位置からワイド端方向へ移動レンズ９０を移動させるとともに、位置検出器８３により出力電圧を検出し、検出された出力電圧値がしきい値Ｖ３以下である場合には、移動レンズ９０をワイド端側の装置端Ｘ１近傍に移動させたと判定する。この場合、アクチュエータ１０の駆動を停止する（Ｓ１４）。これにより、移動レンズ９０は図１２の位置ａで停止することとなる。なお、図１２の装置端Ｘ１近傍の位置ａを基準位置Ｐ１とする。
【００７４】
一方、例えば、位置検出器８３により検出された出力電圧値がしきい値Ｖ３以下でない場合には、移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍まで移動させていないと判定する。この場合、アクチュエータ１０の駆動を継続させて移動レンズ９０をワイド端方向へさらに移動させる（Ｓ１２）。例えば、所定の数の駆動パルスをアクチュエータ１０へ出力する。その後、再度Ｓ１０の処理を行う。このように、移動レンズ９０を位置ａに移動させるまでＳ１０、Ｓ１２の処理を繰り返し行う。
【００７５】
移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍に移動させて停止させると、次に、移動レンズ９０をテレ端側に移動させる（Ｓ１６）。例えば、所定の数の駆動パルスをアクチュエータ１０へ出力する。その後、移動レンズ９０を最初の上に凸の極値（図１２の位置ｂ）となる位置に到達させたか否かを判定する（Ｓ１８）。Ｓ１８の処理では、測定した出力電圧値が上に凸の極値となるか否かを判定する。Ｓ１８の処理において、測定した出力電圧値が最初の上に凸の極値ではないと判定した場合には、再度Ｓ１６の処理へ移行して移動レンズ９０をテレ端側に移動させる。このように、移動レンズ９０を位置ｂに移動させるまでＳ１６、Ｓ１８の処理を繰り返し行う。
【００７６】
一方、Ｓ１８の処理において、測定した出力電圧値が最初の上に凸の極値であると判定した場合、移動レンズ９０を位置ｂに移動させたと判定し、出力電圧値の読込処理を行う（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理が終了すると、さらにテレ端方向へ移動レンズ９０を移動させる（Ｓ２２）。
【００７７】
Ｓ２２の処理が終了すると、Ｓ２２の処理を実行して１ｍｓが経過したか否かを判定する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理において１ｍｓ経過していないと判定した場合には、再度Ｓ２２の処理へ移行し、テレ端方向へ移動レンズ９０をさらに移動させる。このように、１ｍｓ経過するまで移動レンズ９０をテレ端方向へ移動させる処理を繰り返し行う。一方、Ｓ２４の処理において１ｍｓ経過したと判定した場合には、出力電圧の読込処理を行う（Ｓ２６）。
【００７８】
Ｓ２６の処理が終了すると、測定した出力電圧値が上に凸の極値であるか否かを判定する（Ｓ２８）。測定した出力電圧値が上に凸の極値であると判定した場合には、移動レンズ９０を位置ｆに移動させたと判定する。一方、測定した出力電圧値が上に凸の極値でないと判定した場合には、再度Ｓ２２の処理へ移行する。このように、測定した出力電圧値が上に凸の極値となるまで、すなわち、移動レンズ９０を位置ｆに到達させるまでＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６の処理を繰り返し実行する。Ｓ２８の処理において、移動レンズ９０を位置ｆに到達させたと判定した場合には、アクチュエータ１０の駆動を停止し（Ｓ３０）、図１１に示す制御処理を終了する。
【００７９】
以上で図１１に示す制御処理を終了する。図１１に示す制御処理を実行することにより、図１２に示すように移動レンズ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ことができる。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、出力電圧値の極値（位置ｂ）と極値（位置ｆ）との間の実際の出力電圧値ＹＲを１ｍｓごとに取得することができる。すなわち、移動領域Ｌ４における出力電圧値ＹＲを取得することができる。
【００８０】
図１１に示す制御処理を実行し、移動領域Ｌ４における出力電圧値ＹＲを取得した後に、出力電圧値ＹＲに基づいて撮像領域Ｌ２の出力電圧信号ＹＳを補正する処理を行う。例えば、ＥＥＰＲＯＭ６４に格納された調整時の出力電圧値ＹＩと、実際得られた出力電圧値ＹＲとを比較して差分を取得する。そして、撮像領域Ｌ２において出力電圧信号ＹＳを取得した場合、算出した差分を取得した出力電圧信号ＹＳに与えて補正する。このように補正することで、例えば図９に示すように温度変化によって出力電圧信号が変化した場合であっても、補正後の出力電圧値を用いて、調整時の出力電圧値ＹＩと対応させて撮像領域Ｌ２内の移動位置を特定することができる。
【００８１】
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１３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１４を参照して動作を説明する。図１４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。
【００８２】
図１３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１３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）。
【００８３】
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）。
【００８４】
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）。
【００８５】
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１４（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１３に示す制御処理を終了する。
【００８６】
上述した図１３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１４（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。
【００８７】
以上、本実施形態に係る位置検出器８３では、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）よりも小さくしている。このため、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。よって、移動位置に依存した略正弦波の出力電圧信号Ｙ１を得ることができるので、適切に位置検出することが可能となる。このように、本実施形態に係る位置検出器８３では、複雑な光学パターンを必要とせず、光の照射幅を適切な値に設定するという簡易な手法で適切な位置検出を行うことができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る位置検出器８３によれば、経時変化や環境変化によって出力信号が変化する場合であっても、領域Ｌ１での出力信号を基準として撮像領域Ｌ２での出力信号を補正することができる。このため、経時変化や環境変化に関わらず正確に位置検出することができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る位置検出器８３によれば、発光部及び受光部を隣接させたフォトリフレクタ８３ｂを用いているので、位置検出器８３の小型化を図ることが可能となる。
【００９０】
また、本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。
【００９１】
さらに、本実施形態に係る撮像装置によれば、領域Ｌ４で取得した出力電圧信号に基づいて撮像領域Ｌ２での出力電圧値を補正することができる。このため、撮像領域Ｌ２を走査して実データを取得して補正する場合に比べて迅速に撮影可能状態とすることができる。
【００９２】
なお、上述した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、上述した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、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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、フォトインタラプタとを採用する場合であっても良い。
【００９７】
また、上述した実施形態では、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。
【００９８】
また、上述した実施形態では、白領域及び黒領域が周期的に配列する光学パターンの例を説明したが、例えば、白領域、黒領域、白領域の３つからなる光学パターンや、黒領域、白領域、黒領域の３つからなる光学パターンであってもよい。この場合、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又は黒領域の幅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）よりも小さくすればよい。
【００９９】
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】
【０１００】
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。
【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記載の光学式位置検出器は、明るい要素と暗い要素との交互パターンからなる光学エンコーダパターンと、光学エンコーダパターンへ出力する発光素子と、光学エンコーダパターンから受光する受光素子とを備えている。受光素子の受光部、あるいは、光学エンコーダパターンの明るい要素と暗い要素のうちの一方は、菱形の形状とされている。そして、光学エンコーダパターンの各要素のピッチは同一とされている。この構成により、受光素子の出力信号は略正弦波状とされ、位置情報を適切に得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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、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し、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、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を特徴として構成される。
【０００７】
本発明に係る光学式位置検出器では、発光部が出射する光の幅を、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出力信号を得ることができるので、簡易な構成で位置検出することが可能となる。
【０００８】
ここで、光学式位置検出器は、光学スケールの所定の移動領域での出力信号に基づいて、光学スケールの他の移動領域での出力信号を補正する補正手段を備えることが好適である。
【０００９】
このように構成することで、経時変化や環境変化によって出力信号が変化する場合であっても、所定の移動領域での出力信号を基準として他の移動領域での出力信号を補正することができるので、精度良く位置検出することができる。
【００１０】
また、光学式位置検出器において、光学スケールは、第１領域及び第２領域が周期的に配置された反射板であり、発光部及び受光部は、それぞれ単一の発光素子又は受光素子からなることが好適である。このように構成することで、発光部及び受光部を隣接させることができるので、小型化を図ることが可能となる。
【００１１】
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。
【００１２】
また、上述した光学式位置検出器を備える光学装置において、光学部材はレンズであり、補正手段は、レンズの撮影領域外での出力信号を取得し、レンズの撮影領域での出力信号を補正することが好適である。このように構成することで、撮像領域での位置検出を適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
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】
【００１４】
【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撮像装置の模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器の光学パターンと照射幅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光学式位置検出器における出力信号の温度変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る光学式位置検出器における出力信号の温度変化を示すグラフである。
【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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 Processing 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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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）。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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ものとなる。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。
【００５７】
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。移動レンズ９０移動方向における反射板８３ａの白領域の幅（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。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。
【００５８】
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。
【００５９】
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変換され出力電圧信号（出力信号）として検出される。
【００６０】
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、周期的な光学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Ｙ１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。
【００６１】
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。例えば、図７（ａ）に示す出射光ｙ０のように、照射幅が白領域の幅Ｈ１又は黒領域の幅Ｈ２よりも小さい場合には、白領域又は黒領域の中心付近では、白領域又は黒領域の何れか一方のみに出射される。この場合、図７（ｂ）に示すように、白領域又は黒領域の中心付近に対応する出力電圧値Ｙ０は、移動レンズ９０の位置に関わらず一定値となる。反対に、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。
【００６２】
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１５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１６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１６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１６（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１６（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１６（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１６（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１６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１６（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１６（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１６（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１６（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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Ｖ１よりも大きい値が用いられる。
【００６７】
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、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。
【００６８】
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、位置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、ワイド端側の位置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。
【００６９】
上述したように、位置検出器８３は、移動レンズ９０が位置Ｐ１に位置することを出力電圧値の大きさに基づいて検出し、移動レンズ９０がワイド端、テレ端等にあることを位置Ｐ１からの極値の数に基づいて検出し、それ以外の位置については、位置Ｐ１からの極値の数及び出力電圧値の大きさに基づいて検出する。このように、位置Ｗでの出力電圧値を出力電圧信号の極値とすることにより、例えば出力電圧が経時や温度により変化した場合であっても位置Ｗを特定することができる。以下、温度変化により出力電圧値が変化した場合を説明する。図９は、出力電圧の検出位置依存性を所定の温度ごとに示すグラフであり、図１０は、出力電圧信号の移動レンズ９０移動量依存性を所定の温度ごとに示すグラフである。図９、１０に示すように、温度変化によって出力電圧信号の大きさが変化する場合であっても、極値の位置は変化しないので、位置Ｐ１を基準とした極値の数によってワイド端を特定することができる。同様に、極値に対応した位置Ｔ１〜Ｔ７を特定することができる。
【００７０】
一方、極値以外の出力電圧値となる位置を検出する場合には、検出した出力電圧値の大きさをＥＥＰＲＯＭ６４の出力電圧値と比較するため、温度変化に伴って出力電圧信号の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器８３を備える撮像装置は、位置検出器８３の出力電圧値を補正する機能を備えている。
【００７１】
以下では、出力電圧値の補正動作について説明する。図１１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、通常使用時に比べて低温の環境で位置検出動作を行った場合を説明する（図９参照）。また、図１２を参照して補正動作を説明する。図１２は、補正前後の出力電圧値を示す概要図である。図１２において、左方向をワイド端方向、右方向をテレ端方向として説明する。
【００７２】
図１１に示すフローチャートは、例えば撮像装置の電源がＯＮされたタイミングで実行される。図１１に示すように、撮像装置は、ワイド端側の装置端Ｘ１方向まで移動レンズ９０を移動させる処理から開始する（Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４）。
【００７３】
Ｓ１０の処理は、位置検出器８３により検出された出力電圧値に基づいて移動レンズ９０をワイド端側の装置端Ｘ１近傍へ移動させたか否かを判定する処理である。例えば、図１２に示すように、所定の位置からワイド端方向へ移動レンズ９０を移動させるとともに、位置検出器８３により出力電圧を検出し、検出された出力電圧値がしきい値Ｖ３以下である場合には、移動レンズ９０をワイド端側の装置端Ｘ１近傍に移動させたと判定する。この場合、アクチュエータ１０の駆動を停止する（Ｓ１４）。これにより、移動レンズ９０は図１２の位置ａで停止することとなる。なお、図１２の装置端Ｘ１近傍の位置ａを基準位置Ｐ１とする。
【００７４】
一方、例えば、位置検出器８３により検出された出力電圧値がしきい値Ｖ３以下でない場合には、移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍まで移動させていないと判定する。この場合、アクチュエータ１０の駆動を継続させて移動レンズ９０をワイド端方向へさらに移動させる（Ｓ１２）。例えば、所定の数の駆動パルスをアクチュエータ１０へ出力する。その後、再度Ｓ１０の処理を行う。このように、移動レンズ９０を位置ａに移動させるまでＳ１０、Ｓ１２の処理を繰り返し行う。
【００７５】
移動レンズ９０を装置端Ｘ１近傍に移動させて停止させると、次に、移動レンズ９０をテレ端側に移動させる（Ｓ１６）。例えば、所定の数の駆動パルスをアクチュエータ１０へ出力する。その後、移動レンズ９０を最初の上に凸の極値（図１２の位置ｂ）となる位置に到達させたか否かを判定する（Ｓ１８）。Ｓ１８の処理では、測定した出力電圧値が上に凸の極値となるか否かを判定する。Ｓ１８の処理において、測定した出力電圧値が最初の上に凸の極値ではないと判定した場合には、再度Ｓ１６の処理へ移行して移動レンズ９０をテレ端側に移動させる。このように、移動レンズ９０を位置ｂに移動させるまでＳ１６、Ｓ１８の処理を繰り返し行う。
【００７６】
一方、Ｓ１８の処理において、測定した出力電圧値が最初の上に凸の極値であると判定した場合、移動レンズ９０を位置ｂに移動させたと判定し、出力電圧値の読込処理を行う（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理が終了すると、さらにテレ端方向へ移動レンズ９０を移動させる（Ｓ２２）。
【００７７】
Ｓ２２の処理が終了すると、Ｓ２２の処理を実行して１ｍｓが経過したか否かを判定する（Ｓ２４）。Ｓ２４の処理において１ｍｓ経過していないと判定した場合には、再度Ｓ２２の処理へ移行し、テレ端方向へ移動レンズ９０をさらに移動させる。このように、１ｍｓ経過するまで移動レンズ９０をテレ端方向へ移動させる処理を繰り返し行う。一方、Ｓ２４の処理において１ｍｓ経過したと判定した場合には、出力電圧の読込処理を行う（Ｓ２６）。
【００７８】
Ｓ２６の処理が終了すると、測定した出力電圧値が上に凸の極値であるか否かを判定する（Ｓ２８）。測定した出力電圧値が上に凸の極値であると判定した場合には、移動レンズ９０を位置ｆに移動させたと判定する。一方、測定した出力電圧値が上に凸の極値でないと判定した場合には、再度Ｓ２２の処理へ移行する。このように、測定した出力電圧値が上に凸の極値となるまで、すなわち、移動レンズ９０を位置ｆに到達させるまでＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２６の処理を繰り返し実行する。Ｓ２８の処理において、移動レンズ９０を位置ｆに到達させたと判定した場合には、アクチュエータ１０の駆動を停止し（Ｓ３０）、図１１に示す制御処理を終了する。
【００７９】
以上で図１１に示す制御処理を終了する。図１１に示す制御処理を実行することにより、図１２に示すように移動レンズ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ことができる。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、出力電圧値の極値（位置ｂ）と極値（位置ｆ）との間の実際の出力電圧値ＹＲを１ｍｓごとに取得することができる。すなわち、移動領域Ｌ４における出力電圧値ＹＲを取得することができる。
【００８０】
図１１に示す制御処理を実行し、移動領域Ｌ４における出力電圧値ＹＲを取得した後に、出力電圧値ＹＲに基づいて撮像領域Ｌ２の出力電圧信号ＹＳを補正する処理を行う。例えば、ＥＥＰＲＯＭ６４に格納された調整時の出力電圧値ＹＩと、実際得られた出力電圧値ＹＲとを比較して差分を取得する。そして、撮像領域Ｌ２において出力電圧信号ＹＳを取得した場合、算出した差分を取得した出力電圧信号ＹＳに与えて補正する。このように補正することで、例えば図９に示すように温度変化によって出力電圧信号が変化した場合であっても、補正後の出力電圧値を用いて、調整時の出力電圧値ＹＩと対応させて撮像領域Ｌ２内の移動位置を特定することができる。
【００８１】
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１３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１４を参照して動作を説明する。図１４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。
【００８２】
図１３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１３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）。
【００８３】
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）。
【００８４】
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）。
【００８５】
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１４（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１３に示す制御処理を終了する。
【００８６】
上述した図１３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１４（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。
【００８７】
以上、本実施形態に係る位置検出器８３では、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）よりも小さくしている。このため、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。よって、移動位置に依存した略正弦波の出力電圧信号Ｙ１を得ることができるので、適切に位置検出することが可能となる。このように、本実施形態に係る位置検出器８３では、複雑な光学パターンを必要とせず、光の照射幅を適切な値に設定するという簡易な手法で適切な位置検出を行うことができる。
【００８８】
また、本実施形態に係る位置検出器８３によれば、経時変化や環境変化によって出力信号が変化する場合であっても、領域Ｌ１での出力信号を基準として撮像領域Ｌ２での出力信号を補正することができる。このため、経時変化や環境変化に関わらず正確に位置検出することができる。
【００８９】
また、本実施形態に係る位置検出器８３によれば、発光部及び受光部を隣接させたフォトリフレクタ８３ｂを用いているので、位置検出器８３の小型化を図ることが可能となる。
【００９０】
また、本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。
【００９１】
さらに、本実施形態に係る撮像装置によれば、領域Ｌ４で取得した出力電圧信号に基づいて撮像領域Ｌ２での出力電圧値を補正することができる。このため、撮像領域Ｌ２を走査して実データを取得して補正する場合に比べて迅速に撮影可能状態とすることができる。
【００９２】
なお、上述した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、上述した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、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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、フォトインタラプタとを採用する場合であっても良い。
【００９７】
また、上述した実施形態では、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。
【００９８】
また、上述した実施形態では、白領域及び黒領域が周期的に配列する光学パターンの例を説明したが、例えば、白領域、黒領域、白領域の３つからなる光学パターンや、黒領域、白領域、黒領域の３つからなる光学パターンであってもよい。この場合、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又は黒領域の幅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）よりも小さくすればよい。
【００９９】
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】
【０１００】
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。
【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し、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、
を特徴とする光学式位置検出器。
【請求項２】
前記光学スケールの所定の移動領域での出力信号に基づいて、前記光学スケールの他の移動領域での出力信号を補正する補正手段を備えること、
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３】
前記光学スケールは、第１領域及び第２領域が周期的に配置された反射板であり、
前記発光部及び前記受光部は、それぞれ単一の発光素子又は受光素子からなること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の光学式位置検出器。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学式位置検出器と、
光学部材と、
前記光学部材を駆動させる駆動源と、
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。
【請求項５】
前記光学部材はレンズであり、
前記補正手段は、前記レンズの撮影領域外での出力信号を取得し、前記レンズの撮影領域での出力信号を補正すること、
を特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【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し、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、
を特徴とする光学式位置検出器。
【請求項２】
前記光学スケールの所定の移動領域での出力信号に基づいて、前記光学スケールの他の移動領域での出力信号を補正する補正手段を備えること、
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３】
前記光学スケールは、第１領域及び第２領域が周期的に配置された反射板であり、
前記発光部及び前記受光部は、それぞれ単一の発光素子又は受光素子からなること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の光学式位置検出器。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学式位置検出器と、
光学部材と、
前記光学部材を駆動させる駆動源と、
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。
【請求項５】
前記光学部材はレンズであり、
前記補正手段は、前記レンズの撮影領域外での出力信号を取得し、前記レンズの撮影領域での出力信号を補正すること、
を特徴とする請求項４に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−２３７０６６（Ｐ２０１０−２３７０６６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８５９８２（Ｐ２００９−８５９８２）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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