JP3634549B2 - 光学式位置検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板へ光を投射しその反射光を受光することにより位置検出を行う光学式位置検出装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在のカメラは露出決定やピント合せ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化されているため、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起す可能性は非常に少なくなっている。
【０００３】
また、最近では、カメラに加わる手振れを防ぐシステムも研究されており、撮影者の撮影失敗を誘発する要因は殆ど無くなってきている。
【０００４】
ここで、手振れを防ぐシステムについて簡単に説明する。
【０００５】
撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常１Ｈｚ乃至１２Ｈｚの振動であるが、シャッタのレリーズ時点においてこのような手振れを起していても像振れの無い写真を撮影可能とする為の基本的な考えとして、上記手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて補正レンズを変位させてやらなければならない。従って、カメラの振れが生じても像振れを生じない写真を撮影できることを達成するためには、第１にカメラの振動を正確に検出し、第２に手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。
【０００６】
この振動（カメラ振れ）の検出は、原理的にいえば、角加速度，角速度，角変位等を検出する振動検出センサと、該センサの出力信号を電気的或は機械的に積分して角変位を出力する積分器等を含み、その角変位に相当する信号を出力する振動検出回路等をカメラに搭載することによって行うことができる。そして、この検出情報に基づいて撮影光軸を偏心させる補正光学装置を駆動させることにより、像振れ抑制が可能となる。
【０００７】
ここで、振動検出回路を用いた防振システムについて、図１３を用いてその概要を説明する。
【０００８】
図１３の例は、図示矢印８１方向のカメラ縦振れ８１ｐ及び横振れ８１ｙに由来する像振れを抑制するシステムの図である。
【０００９】
同図中、８２はレンズ鏡筒、８３ｐ，８３ｙは各々カメラ縦振れ振動、カメラ横振れ振動を検出する振動検出回路で、それぞれの振動検出方向を８４ｐ，８４ｙで示してある。８５は振れ補正系（８７ｐ，８７ｙは各々振れ補正系８５に推力を与えるコイル、８６ｐ，８６ｙは振れ補正系８５の位置を検出する位置検出素子）であり、該振れ補正系８５には後述する位置制御ループを設けており、振動検出回路８３ｐ，８３ｙの出力を目標値として駆動され、像面８８での安定を確保する。
【００１０】
図１４〜図１６は以上説明した防振システムに用いられる振れ補正装置を示す図である。更に詳しくは、図１４は振れ補正装置の正面図（図１３のレンズ鏡筒８２の物体側から見た図）、図１５（ａ）は図１４の矢印Ａ方向から見た側面図、図１５（ｂ）は図１４のＤ１−Ｄ１断面図、図１５（ｃ）は図１４のＤ２−Ｄ２断面図、図１６は図１４の裏面図である。
【００１１】
これらの図において、７１ａは地板７１に３ケ所に等分に設けられた嵌合枠であり、図１３のレンズ鏡筒８２の内周に嵌合し、両者を孔７１ｂ（図１４（ａ），（ｂ）参照）を利用して結合させている。この地板７１には図１４に示す様にボビンに巻かれたシフトコイル７２ｐ，７２ｙが固定され、又ロックコイル７３が巻かれたステータ７４が固定されている。ロータ７５はその軸まわりに回転可能に地板７１に取り付けられ、該ロータ７５，ステータ７４及びロックコイル７３により、公知のステップモータを構成している。
【００１２】
地板７１には、その外周側面に３ケ所に等分の長孔７１ｃ（図１５（ａ）にのみ図示し、図１４及び図１５（ｃ）ではその位置を矢印で示している）が設けられている。また、地板７１の裏面にはロックリング７６（図１６参照）が矢印７８ｒ回り（図１４）に回転可能に取り付けられており、ロータ７５のピニオン７５ａと歯車７６ｂが噛み合って、該ロックリング７６はステップモータにより図１４の矢印７８ｒ回りに振動（回転）させられる。
【００１３】
補正レンズ（図示しない）を保持する支持枠７７は、図１４や図１５（ａ）に示す様に外周放射方向に３等分に延出する支持軸７７ａを有しており、その先端部が地板７１の長孔７１ｃと嵌合している。
【００１４】
３ケ所の嵌合部は図１５（ａ）に示す長孔７１ｃ，支持軸７７ａの関係とそれぞれ同一であり、図から明らかな様に、各々の関係は光軸７０（図１５（ａ）参照）の方向には固定され、光軸７０と直角な方向には互いに摺動可能になっている（孔７１ｃが長孔の為）。即ち、支持枠７７は地板７１に対し光軸方向には移動規制されるが、その垂直な平面内においては自由に動くことができる。この動く方向を分解すると、図１４に示すピッチ方向７８ｐ，ヨー方向７８ｙ，ロール方向７８ｒに分けられる。
【００１５】
図１４に示す様に支持枠７７のピン７７ｂと地板のピン７１ｄの間には対の引っ張りバネ７９が掛けられており、支持枠７７を両側から引っ張っている。又支持枠７７にはシフトマグネット７１０が吸着されたシフトヨーク７１１が取り付けられており、地板７１上のシフトコイル７２ｐ，７２ｙと対向している（図１５（ｂ）参照）。
【００１６】
そして両者の関連により、シフトコイル７２ｐに電流を流すと支持枠７７は矢印７８ｐ方向に引っ張りバネ７９の弾性力に逆らって駆動され、又シフトコイル７２ｙに電流を流すと同様に引っ張りバネ７９の弾性力に逆らって矢印７８ｙ方向に駆動される。ロール方向７８ｒには回転力は生じない事、及び、支持枠７７は引っ張りバネ７９により両側から引っ張られてこの方向に弾性的に回転規制されている事から、支持枠７７がこの方向に回転する事は無い。
【００１７】
今、カメラの振れを検出する振動検出回路からの振れ情報に基づき支持枠７７を矢印７８ｐ，７８ｙ方向に駆動すると（シフトコイル７２ｐ，７２ｙに通電して）、前述した様に像面の安定化が図れる訳であるが、防振システムを使用していない時には支持枠７７が地板７１１に対し不動にしておく必要がある。何故ならば、携帯時等の外乱振動により支持枠７７が揺れ、地板７１との間で衝撃音が発生する事、及び、それによる破損を避ける為である。
【００１８】
図１６がこの時（防振システムを使用しない時）の状態を示した図であり、支持枠７７の４ケ所の突起７７ｅはロックリング７６の内周壁７６ａと当接している。従って、支持枠７７は矢印７８ｐ，７８ｙ方向の移動は規制されている。
【００１９】
防振システムを使用する時は、ステップモータによりロックリング７６を図１６において時計回りに所定量回転させる。すると、突起７７ｅと対向する面はカム部７６ｃとなり、互いに当接が離れる。よって、支持枠７７はロックリング７６に対しフリーになり、矢印７８ｐ，７８ｙ方向に駆動可能となる。
【００２０】
以上説明した振れ補正装置を要素別にまとめると、支持枠７７、シフトマグネット７１０、シフトヨーク７１１及び補正レンズが補正手段に相当し、地板７１、シフトコイル７２ｐ，７２ｙ及び引っ張りバネ７９が前記補正手段を支持する支持手段に相当し、ロックリング７６及び支持枠７７に設けられた突起７７ｅが前記補正手段を係止する係止手段に相当し、ロックコイル７３、ステータ７４及びロータ７５、即ちステップモータが上記係止手段を駆動する駆動手段に相当する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した振れ補正装置を精度良く振れ補正駆動させる為には、その駆動状態を監視しておく必要がある。即ち、補正レンズを保持する支持枠７７の位置検出を行い、その出力を駆動手段にフィードバックする。
【００２２】
従来例においては、その位置検出を反射型の光学式位置センサ（例えば、フォトリフレクタ）で行っており、図１７（ａ）の支持枠７７に取り付けられるヨーク７１１に反射率の高いパターン（白）と反射率の低いパターン（黒）を有する反射板６１を設け、支持枠７７の矢印Ｐ，Ｙ方向の運動による反射板６１の位置変化を対向する光学式位置センサで反射率の変化として検出する。
【００２３】
図１８（ａ）は図１７のＤ３−Ｄ３断面であり、図１８（ｂ）は図１７の矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【００２４】
図１８（ａ）に示す様に、基板６３（図１７の紙面上方より支持枠７７を挟んで地板７１に固定される）に取り付けられた光学式位置センサ６２は、反射板６１の白，黒パターンのほぼ境界面に対向している。そして、光学式位置センサ６２から反射板へ投光した反射光量を検出する。
【００２５】
その為、支持枠７７の動きにつれて光学式位置センサ６２へ戻る反射光量は変化し（対向面が白パターン，黒パターンと変化する為）、それにより支持枠７７の位置（運動方向）を検出している。
【００２６】
図１９は、横軸に支持枠７７の変位を、縦軸に光学式位置センサ６２の出力を、それぞれプロットした波形であるが、図示される様に直線性が得られていない。この様な特性であると、位置検出精度が低く、正確な振れ補正が出来ない。
【００２７】
又、この様な反射光量を検出するセンサの場合、上述したＰ，Ｙ方向の位置検出の他に反射板６１が図１７の紙面方向に変動した場合（反射板が光学式位置センサに近づいたり、離れたりした場合）も出力する（光学式位置センサとの距離が変化することで反射光量が変化する為）。
【００２８】
図１８（ａ）に示す様に、反射板６１は支持枠７７に対し片持ち梁形状に取り付けられており、矢印６４方向に撓み振動を起す。その為、光学式位置センサ６２と反射板６１の距離Ｄが変化し、これも出力誤差の要因となり、振れ補正精度を劣化させていた。
【００２９】
（発明の目的）本発明の目的は、位置検出方向とは異なる方向の反射板の振動により生じる出力の感度を低くし、位置検出精度を向上させることのできる光学式位置検出装置を提供しようとするものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、異なる反射率の領域を複数有する反射板と、該反射板へ光を投射する投光部と、該反射板からの反射光の受光量により検出出力を変化させる受光部とを有し、前記各領域における該反射板の反射率の変化により該反射板からの反射光方向とは略直角な方向の該反射板の位置変動を検出する光学式位置検出装置において、前記反射板が、その位置検出方向に沿って高反射率の第１の位置検出用パターンの領域と低反射率の第２の位置検出用パターンの領域を有し、該反射板がその位置検出方向に移動する動作に伴い発生する該反射板の前記反射光方向に略沿った方向の振動振幅の小さい側に前記第１の位置検出用パターンの領域を配置し、前記振動振幅の大きい側に前記第２の位置検出用パターンの領域を配置した光学式位置検出装置とするものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
図１は本発明の実施の第１の形態に係る振れ補正装置の要部を示す平面図であり、図１７の従来例と異なるのは、反射板１１が反射率の高い第１パターン１１ａ（白）を内側に、反射率の低い第２のパターン１１ｂ（黒）を外径側に、それぞれ配置しており、第１のパターンと第２のパターンは検出方向（反射板１１ｐでＰ方向，１１ｙではＹ方向）に沿って第１のパターンと第２のパターンが交番状に配置され、且つ、第１のパターンと第２のパターンの面積比が位置検出方向に向って変化している（第１のパターンの方向に従って第１のパターンの構成比が大きくなる）ようになっている点である。
【００４５】
まず初めに、反射率の高い第１のパターン１１ａ（白）を内側に配置した理由について説明する。
【００４６】
図１８で説明した様に、反射板１１は支持枠７７との付け根部分より片持ち梁状に延出しており、この部分より撓み振動をする。この振動振幅は片持ち梁の先端（支持枠７７の外径側）ほど大きく、根元（内側方向）ほど小さい。反射型の光学式位置検出装置の場合、この方向の振動（図１８（ａ）の矢印６４方向）も検出し、その感度は反射光量が多いほど（反射板の反射率が高いほど）大きくなる。
【００４７】
よって、この方向の感度を小さくしていく為には振動振幅の大きい先端側を反射率の低いパターンにし、振動振幅の小さい根元側を反射率の高いパターンにしている。これにより、この方向（検出したい方向と垂直な方向）の変動が検出方向の誤差出力として重畳する割合が低くなり、振れ補正装置の振れ補正精度を高く保てることになる。
【００４８】
また、図１の様に反射板１１ｐ，１１ｙのパターンをバーコード状にし、検出方向につれて２つの反射率パターンの面積比を変更し、例えば黒パターンと白パターンの面積比「白／黒」を検出方向の白パターンに近づくにつれて大きくした場合、光学式位置検出装置の出力は、図２に示す様に、全ストローク（横軸）にわたって直線性（以下、本実施の形態の説明においては「リニアリティ」と記す）が得られる。
【００４９】
これは検出方向に向って反射率がしだいに変化している為である（光学式位置検出装置の投光スポット径はある程度の大きさを持っている為に、黒線と白線が並んでいても出力は階段状にはならない）。又、黒線と白線の間隔を部分的に適宜調整する事で、部分的なリニアリティ補正が行える。
【００５０】
尚、反射板１１のパターンは検出方向に向って反射率がゆっくり変化すれば良いので、図１のパターンに限らず、図３（ａ）〜（ｃ）の様に、２つの反射率のパターンが検出方向に複数延出して組み合う様にしても良い。
【００５１】
図３の（ａ）の様に第１のパターン１２ａ，第２のパターン１２ｂの部分を残し、中間の境界部を互いに組み合ったパターン１２ｃにすると、第１のパターン，第２のパターンのみの部分が残っている為、反射光量差が大きく、感度を高く出来る。中間部（パターン１２ｃ）は両者を混合した中間反射率パターンにして反射率の急激な変化を防ぎ、リニアリティを確保する。
【００５２】
境界部での反射率変化をよりなだらかにする為に、図３（ｂ）に示す様に、組み合ったパターン１３ｃを三角形にしたり、図３（ｃ）の様に、全面を組み合ったパターンにしても良い。
【００５３】
尚、反射板、例えば１１ｐは、検出Ｐ方向に動くばかりでなく、Ｙ方向にも動かされる（支持枠７７は２軸方向に動く為）。
【００５４】
１１ｐの様なバーコードパターンの場合、Ｙ方向に動いても対向する光学式位置検出装置への反射光の変化は無い為、出力の変化は無いが、図３の様に組み合ったパターンの場合、Ｙ方向に動くとパターンはパルス状に変化する。しかしながら、前述した様に投光スポット径はある程度の大きさを持っている為、上記組合せピッチが細かければ階段上の出力変動は生じない。
【００５５】
今、反射板と光学式位置検出装置の距離をＬ、組合せピッチをＰとすると、「Ｐ／Ｌ≦０．５ 」程度にしておくと、Ｙ方向の変化に伴う出力の変動は無視することが可能となる。
【００５６】
以上の様に、反射率の高いパターンを反射板の支持側（根元側）に配置する事で、支持枠の位置検出精度を上げることができ、又、反射板をその位置検出方向に沿って第１の反射率のパターンと第２の反射率のパターンを交番状に配置し、且つ、各々のパターンの面積比が位置検出方向に応じて変化させる事で、位置検出装置の出力感度リニアリティを高めることができる。
【００５７】
もしくは、第１のパターンと第２のパターンの境界面を各々のパターンが重なり合った（複数の延出パターンが組み合った）形状にすることでも、出力感度リニアリティを高めることができる。
【００５８】
以上の様に位置検出装置の検出精度を上げて、振れ補正精度を高めることができる。
【００５９】
尚、感度リニアリティの向上は反射方式に限られるものではなく、透過型の光学式位置検出装置（例えば、フォトインタラプタ）の場合においても、投光・受光間に透明フィルムを設け、透明フィルム上に第１の透過率のパターンと第２の透過率のパターンを上述説明の様に配置して感度リニアリティの向上を図っても良いのは云う迄もない。
【００６０】
（実施の第２の形態）
上記の実施の第１の形態においては、リニアリティの向上を、反射／透過パターンの工夫のみで行ってきたが、位置センサを複数設けることによるリニアリティを向上させる構成を、本発明の実施の第２の形態として、図４〜図６を用いて以下に説明する。
【００６１】
図４に示す単一の反射板２０（検出方向Ｐ）には、２種類の位置検出用パターンが設けられ、１つは高反射率の第１のパターン２２ａと低反射率の第２のパターン２２ｂが検出方向に沿って並んでおり、他方は幅の狭い（パルス状出力用の）第３のパターン２３ｂと、該第３のパターン２３ａと反射率の異なる第４のパターン２３ａとで構成され、各々の位置検出用パターンに対向して位置センサ２１ａ，２１ｂが設けられている。
【００６２】
位置センサ２１ａは対向する第１，第２のパターン２２ａ，２２ｂが検出方向Ｐに移動する事で、図５に示す波形２６の様な出力をする。これは、従来例の説明と同様にリニアリティが得られていない。位置センサ２１ｂの出力はパターン２３ｂと対向する部分で出力が急激に変化する為に、このパターン２３ｂと対向する位置を精度良く検出する（図５の波形２８参照）。前記位置センサ２１ａ，２１ｂの出力は感度補正回路２５に入力される。
【００６３】
ここで、感度補正回路２５の動作について、図６のフローチャートにより説明する。
【００６４】
図６のフローチャートは、位置センサのオンと同時にスタートし、まずステップ＃２００１では、位置センサ２１ｂの出力ＶＰ 変化を待機する。そして、出力変化があった時、即ち反射板２０が動いて隣のパターン２３ｂに移った時、ステップ＃２００２へ進む。このステップ＃２００２及び次のステップ＃２００３では、位置センサ２１ａの出力ＶＯ の大きさを比較している。
【００６５】
前述した様に位置センサ２１ａの出力Ｖ０はリニアリティに乏しい。しかしながらその出力の大きさを見る事で、ある程度の位置は把握できる。よって、位置センサ２１ｂのパルス状の出力Ｖ Ｐ がある時の位置センサ２１ａの出力を見る事で、位置センサ２１ｂがどのパルス（図４では３パルスが発生）のパターンと対向しているかを知る事ができる。
【００６６】
その為、ステップ＃２００２，＃２００３での比較により、位置センサ２１ａと反射板２０の相対位置を知り、その位置に応じて位置センサ２１ａの増幅器２４の増幅率を変化する。
【００６７】
図５において、矢印２９ａで示す位置に反射板２０が移動している時は、位置センサ２１ｂはパルス状の出力変化をし、又位置センサ２１ａの出力ＶＯ （第１のパターン２２ａの時の出力）はＶ１ より大きい。この様な時はステップ＃２００２からステップ＃２００４へ進み、増幅感度をｋ２ にして、感度直線を２７ａから２７ｃに変化させる。
【００６８】
同様に、矢印２９ｂの時も位置センサ２１ｂはパルス出力し、位置センサ２１ａの出力ＶＯ （第２のパターン２２ｂの時の出力）はＶ２ より小さい。この様な時はステップ＃２００３からステップ＃２００６へ進み、感度ｋ３ の増幅を行い、感度直線を２７ｂから２７ｄにする。また、矢印２９ｃの時も位置センサ２１ｂはパルス出力し、この際位置センサ２１ａの出力ＶＯ はＶ１ とＶ２ の間にある。この様な時はステップ＃２００３からステップ＃２００５へ進み、感度ｋ１ の増幅を行い、感度直線の変更はしない。
【００６９】
以上の様な構成にする事で、位置センサ２１ａの検出リニアリティを向上させることができ、それにより像振れ補正精度を高める事ができる。
【００７０】
このように複数の位置センサ２１ａ，２１ｂと、これら各位置センサの出力より感度の補正を行う感度補正回路２５を設け、一方の位置センサ２１ｂをパルスパターンと対向させたパルス出力（位置検出精度は高いが、反射板の移動につれた出力の傾向が無い）、他方の位置センサ２１ａを２分割のパターンと対向させたアナログ出力（位置検出方向に応じた出力の勾配は有るが、リニアリティが不足して位置検出精度が低い）として、前者のセンサ出力で後者のセンサの増幅率を変更することで、リニアリティの補正を行うことができる。
【００７１】
（実施の第３の形態）
図７は本発明の実施の第３の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す図であり、上記実施の第２の形態と異なるのは、各々の位置センサ３２ａ，３２ｂと対向する反射板３１のパターンは、共に検出方向Ｐに２分割された反射率の異なるパターン３１ａ，３１ｂで構成されている点である。
【００７２】
但し、位置センサ３２ａに対向するパターンの境界線と位置センサ３２ｂに対向するパターンの境界線は検出方向Ｐに対して位相がずれており、各々の位置センサ３２ａ，３２ｂの出力は差動増幅器３３で差出力を求められる。
【００７３】
図８（ａ）は、反射板３１の検出方向Ｐの移動に対する位置センサ３２ａの出力波形３４ａと位置センサ３２ｂの出力波形３４ｂを示した図であり、この図に示す様に、各々の出力は共にリニアリティ範囲は狭いが、これらの差出力は、図８（ｂ）に示す様に、互いのリニアリティの不足している部分を補完してリニアリティ範囲を広くできる。
【００７４】
この様に、高反射率と低反射率の対のパターンが位置検出方向に並んだ第１のパターンと、第１のパターンに対向する第１の位置センサと、第１のパターンと位置検出方向に位相をずらした第２のパターンと、第２のパターンに対向する第２の位置センサと、第１，第２の位置センサの出力を連続的に乗り換える感度補正回路（差動増幅器３３）を設けることで、位置検出リニアリティを広くして振れ補正精度を高めることができた。
【００７５】
（実施の第４の形態）
図９は本発明の実施の第４の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す図であり、位置センサ４２に対向する反射板４１は、従来例と同様に、検出方向に２分割された２つの反射率のパターンで構成されている為、その出力は、図１０の様に、リニアリティが不足している。
【００７６】
位置センサ４２の出力は、可変増幅器４３とリニアリティ補正回路４４に入力している。
【００７７】
前記位置センサ４２の出力リニアリティ４５（図１０参照）は予め測定しておき、各々の出力Ｖ０ 〜Ｖ６ に対応する感度の補正値（可変増幅器４３の増幅率を変更して、位置によらず感度を一定にする）をリニアリティ補正回路４４に記憶する。
【００７８】
位置検出時にはリニアリティ補正回路４４は、位置センサ４２の出力を受けて、その補正感度を可変増幅器４３に出力する。これにより、位置センサの出力感度は位置に依らず、一定になる（感度リニアリティ範囲が広がる）。
【００７９】
以上の様に、位置検出出力を基にその位置検出感度を補正するリニアリティ補正回路４４を設け、初期調整時に位置センサ４２の感度リニアリティを測定しておき、そのデータから感度補正量を求めて記憶し、位置検出時に利用することで、リニアリティ範囲を広げ、振れ補正精度を高めることができる。
【００８０】
（実施の第５の形態）
上記実施の第１の形態においては、図１８（ａ）の矢印６４方向の振動の位置センサへの影響を少なくする方法を説明したが、図１１はその別の例を示す本発明の実施の第５の形態に係る図であり、この図は図１７のＤ３−Ｄ３断面である。
【００８１】
図１８（ａ）と異なるのは、コイル７２のボビン７２ａは地板７１に磁性体のネジ５１で固定されている。反射板６１の背面には磁石７１０が取り付けられており、この磁石７１０とネジ５１が引き合う事で、反射板６１は光軸方向７０に与圧される。
【００８２】
よって、反射板６１の光軸方向の撓み振動量は少なくなり、位置検出精度が高くできる。
【００８３】
以上の様に、反射板６１が位置センサ６２との対向方向に付勢されている事で、位置検出精度を高く保てる。又、付勢の方法として補正レンズ駆動用の磁石を兼用している為、与圧方法は極めてコンパクトにできる。
【００８４】
尚、図１１のネジ５１の長さを変更することで、ネジと磁石の間隔が変化し、与圧力が調整でき、最適な与圧力を得ることができる（与圧力が強すぎると駆動摩擦が大きくなり、駆動精度が劣化する）。又、磁気を利用した与圧は図１１に用いたビスに限られず、地板７１側にも対向する磁石を用いても良い。
【００８５】
（実施の第６の形態）図１２は本発明の実施の第６の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す図であり、上記実施の第５の形態と同様に、図１８の矢印６４方向の振動の位置センサへの影響を少なくする他の例を示すものである。
【００８６】
検出方向Ｐに対して２つの位置センサ５３ａ，５３ｂが設けられており、位置センサ５３ａに対向する反射板５２の面は、反射率が検出方向Ｐで変化しない様に一色のパターンになっている。位置センサ５３ｂに対向する反射板の面は、上記実施の第１の形態と同様にバーコード状になっている。そして、この位置センサ５３ａの出力は、可変増幅器５４を経由して差動増幅器５５に入力する。位置センサ５３ｂの出力は差動増幅器５５に入力するが、又位置センサ５３ｂの出力に応じて可変増幅器５４の増幅率が変化するようになっている。
【００８７】
位置センサ５３ａは対向する反射板５２の面が一色の為に検出方向Ｐの反射板５２の移動は検出しない。しかし、紙面上下方向（図１８（ａ）の矢印６４方向）の反射板５２の振動は検出する。
【００８８】
位置センサ５３ｂは、上記実施の第１の形態で説明した様に検出方向Ｐの反射板５２の移動を検出する。しかし、紙面上下方向の振動も検出し、その感度は対向する反射板５２の反射率で変化する。即ち、検出方向Ｐの一端で反射率の高いパターンと対向している時は上記振動方向の感度も高く、又、他端で反射率の低いパターンと対向している時は振動方向の感度は低い。
【００８９】
今、位置センサ５３ｂの出力の大きさに応じて位置センサ５３ａの増幅率を変化させると（可変増幅器５４により）、位置センサ５３ａの出力は位置センサ５３ｂの紙面上下方向の振動のみ検出するようになる。そして、差動増幅器５５で両センサの出力差を求めると、その出力は位置検出方向Ｐの感度のみ有する事になる。
【００９０】
以上の様に、反射光量で位置を検出する光学式位置検出装置において、対向する反射板５２の第１方向の位置を検出する位置センサ５３ｂと、第１の方向と異なる第２の方向（この例では振動方向）を検出する位置センサ５３ａを設け、位置センサ５３ａの出力より位置センサ５３ｂの出力を補正する手段（可変増幅器５４，差動増幅器５５）を設ける事で、位置検出精度を高め、振れ補正精度を高くする事ができた。
【００９１】
以上が本発明の実施の各形態の説明であるが、最後にそれぞれの効果等について以下に列挙する。
【００９２】
１）対向する反射板１１ｐ，１１ｙの対向方向の振動振幅の小さい方を高反射率のパターン１１ａにし、振動振幅の大きい方を低反射率のパターン１１ｂとし、反射率の変化により駆動方向Ｐ，Ｙの位置検出を行うようにしている。具体的には、反射板が片持ち梁状に固定されている時、取付け根元側を高反射率のパターン１１ａにする。これにより、上記振動振幅が大きい所では感度が低くなり（低反射率パターンの為）、位置検出精度を向上させることができる。
【００９３】
２）対向する反射板１１を対向方向に付勢することでこの方向の撓みを無くして位置検出精度を向上させている。上記付勢の方法として、反射板を磁気的に付勢（ネジ５１を用いる吸引，反発）している為、簡単な構成でこと事を実現することができる。
【００９４】
３）一つの検出方向に対し二つの位置センサ５３ａ，５３ｂを設け、対向する反射板の対向方向（第２の方向Ｐ）及びその垂直方向（第１の方向６４）を検出する。第１の位置センサは反射率の異なる（変化する）パターンに対向させ、第１の方向及び第２の方向を検出し、第２の位置センサは反射率の変化しないパターンに対向させて第２の方向のみ検出させ、前記第２の位置センサの出力で前記第１の位置センサの出力を補正（差を求め）して、第１の方向のみ出力させるようにしている。これにより、リニアリティの得られた位置検出出力を得ることができる。
【００９５】
４）反射光量で位置を検出する複数のセンサの各々に異なるパターンを対向させ、互いの出力を補完する事でリニアリティの得られた位置検出出力を得ようとするものであり、対向するパルスパターン２３ａ，２３ｂをカウントして位置を正確に検出するパルス出力センサ（２１ｂ）と対向し、反射率の変化するパターン２２ａ，２２ｂにより運動方向を検出するアナログ出力センサ（２１ａ）とを設け、感度補正回路２５でパルス出力センサによりアナログ出力センサの感度リニアリティの補正を行う。又は、検出方向に位相をずらした複数のパターン３１ａ，３１ｂの各々に対向する複数のセンサ３２ａ，３２ｂの出力を連続的に乗り換えて、感度リニアリティの補正を行うようにしている。これにより、リニアリティの得られた位置検出出力を得ることができる。
【００９６】
５）位置検出センサ４２の出力のリニアリティ不足を予め記憶しておき、記憶値を基にリニアリティの補正を行う事で、リニアリティの得られた位置検出出力を得るようにしている。
【００９７】
６）対向する反射板／透過板をその検出方向に沿って第１の反射率１１ａ／透過率のパターンと第２の反射率１１ｂ／透過率のパターンを有し、それらが交番状に配置され、第１パターン，第２パターンの面積比を位置検出方向に応じて変化させる。或いは、第１，第２のパターン境界部で各々を組合せる事で、第１の反射率から第２の反射率への反射率の変化を緩やかにしている。これにより、リニアリティの得られた位置検出出力を得ることができる。
【００９８】
（変形例）
本発明は、一眼レフカメラやビデオカメラ等のカメラに具備される防振システムに設けられる位置検出装置を例にしているが、これに限定されるものではなく、種々の位置検出情報を必要とする光学機器や装置への提供が可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位置検出方向とは異なる方向の反射板の振動により生じる出力の感度を低くし、位置検出精度を向上させることができる光学式位置検出装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図２】図１の振れ補正装置に具備される位置センサの検出出力を示す図である。
【図３】図１の位置検出用パターンの他の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の第２の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図５】図４の各位置センサの出力波形について説明する為の図である。
【図６】本発明の実施の第２の形態において位置検出時の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の第３の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図８】図７の各位置センサの出力波形について説明する為の図である。
【図９】本発明の実施の第４の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図１０】図９の各位置センサの出力波形について説明する為の図である。
【図１１】本発明の実施の第５の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の第６の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図１３】従来の防振システムの概略構成を示す斜視図である。
【図１４】従来の振れ補正装置の要部を示す平面図である。
【図１５】図１４の振れ補正装置の矢印Ａ方向より見た側面及びＤ１−Ｄ１，Ｄ２−Ｄ２の断面を示す図である。
【図１６】図１４の振れ補正装置の裏面より見た平面図である。
【図１７】従来の振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図１８】図１７の振れ補正装置の矢印Ｂ方向より見た側面及びＤ３−Ｄ３の断面を示す図である。
【図１９】図１７の振れ補正装置に具備される位置センサの検出出力を示す図である。
【符号の説明】
１１ｐ，１１ｙ，２０，３１，４１，５２ 反射板
１１ａ，１１ｂ パターン
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ パターン
２１ａ，２１ｂ 位置センサ
２２ａ，２２ｂ パターン
２３ａ，２３ｂ パターン
２４ 増幅器
２５ 感度補正回路
３１ａ，３１ｂ パターン
３２ａ，３２ｂ 位置センサ
３３ 差動増幅器
４２ 位置センサ
４３ 可変増幅器
４４ リニアリティ補正回路
５１ ビス
５３ａ，５３ｂ 位置センサ
５４ 可変増幅器
５５ 差動増幅器
７１ 地板
７７ 支持枠
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板へ光を投射しその反射光を受光することにより位置検出を行う光学式位置検出装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在のカメラは露出決定やピント合せ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化されているため、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起す可能性は非常に少なくなっている。
【０００３】
また、最近では、カメラに加わる手振れを防ぐシステムも研究されており、撮影者の撮影失敗を誘発する要因は殆ど無くなってきている。
【０００４】
ここで、手振れを防ぐシステムについて簡単に説明する。
【０００５】
撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常１Ｈｚ乃至１２Ｈｚの振動であるが、シャッタのレリーズ時点においてこのような手振れを起していても像振れの無い写真を撮影可能とする為の基本的な考えとして、上記手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて補正レンズを変位させてやらなければならない。従って、カメラの振れが生じても像振れを生じない写真を撮影できることを達成するためには、第１にカメラの振動を正確に検出し、第２に手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。
【０００６】
この振動（カメラ振れ）の検出は、原理的にいえば、角加速度，角速度，角変位等を検出する振動検出センサと、該センサの出力信号を電気的或は機械的に積分して角変位を出力する積分器等を含み、その角変位に相当する信号を出力する振動検出回路等をカメラに搭載することによって行うことができる。そして、この検出情報に基づいて撮影光軸を偏心させる補正光学装置を駆動させることにより、像振れ抑制が可能となる。
【０００７】
ここで、振動検出回路を用いた防振システムについて、図１３を用いてその概要を説明する。
【０００８】
図１３の例は、図示矢印８１方向のカメラ縦振れ８１ｐ及び横振れ８１ｙに由来する像振れを抑制するシステムの図である。
【０００９】
同図中、８２はレンズ鏡筒、８３ｐ，８３ｙは各々カメラ縦振れ振動、カメラ横振れ振動を検出する振動検出回路で、それぞれの振動検出方向を８４ｐ，８４ｙで示してある。８５は振れ補正系（８７ｐ，８７ｙは各々振れ補正系８５に推力を与えるコイル、８６ｐ，８６ｙは振れ補正系８５の位置を検出する位置検出素子）であり、該振れ補正系８５には後述する位置制御ループを設けており、振動検出回路８３ｐ，８３ｙの出力を目標値として駆動され、像面８８での安定を確保する。
【００１０】
図１４〜図１６は以上説明した防振システムに用いられる振れ補正装置を示す図である。更に詳しくは、図１４は振れ補正装置の正面図（図１３のレンズ鏡筒８２の物体側から見た図）、図１５（ａ）は図１４の矢印Ａ方向から見た側面図、図１５（ｂ）は図１４のＤ１−Ｄ１断面図、図１５（ｃ）は図１４のＤ２−Ｄ２断面図、図１６は図１４の裏面図である。
【００１１】
これらの図において、７１ａは地板７１に３ケ所に等分に設けられた嵌合枠であり、図１３のレンズ鏡筒８２の内周に嵌合し、両者を孔７１ｂ（図１４（ａ），（ｂ）参照）を利用して結合させている。この地板７１には図１４に示す様にボビンに巻かれたシフトコイル７２ｐ，７２ｙが固定され、又ロックコイル７３が巻かれたステータ７４が固定されている。ロータ７５はその軸まわりに回転可能に地板７１に取り付けられ、該ロータ７５，ステータ７４及びロックコイル７３により、公知のステップモータを構成している。
【００１２】
地板７１には、その外周側面に３ケ所に等分の長孔７１ｃ（図１５（ａ）にのみ図示し、図１４及び図１５（ｃ）ではその位置を矢印で示している）が設けられている。また、地板７１の裏面にはロックリング７６（図１６参照）が矢印７８ｒ回り（図１４）に回転可能に取り付けられており、ロータ７５のピニオン７５ａと歯車７６ｂが噛み合って、該ロックリング７６はステップモータにより図１４の矢印７８ｒ回りに振動（回転）させられる。
【００１３】
補正レンズ（図示しない）を保持する支持枠７７は、図１４や図１５（ａ）に示す様に外周放射方向に３等分に延出する支持軸７７ａを有しており、その先端部が地板７１の長孔７１ｃと嵌合している。
【００１４】
３ケ所の嵌合部は図１５（ａ）に示す長孔７１ｃ，支持軸７７ａの関係とそれぞれ同一であり、図から明らかな様に、各々の関係は光軸７０（図１５（ａ）参照）の方向には固定され、光軸７０と直角な方向には互いに摺動可能になっている（孔７１ｃが長孔の為）。即ち、支持枠７７は地板７１に対し光軸方向には移動規制されるが、その垂直な平面内においては自由に動くことができる。この動く方向を分解すると、図１４に示すピッチ方向７８ｐ，ヨー方向７８ｙ，ロール方向７８ｒに分けられる。
【００１５】
図１４に示す様に支持枠７７のピン７７ｂと地板のピン７１ｄの間には対の引っ張りバネ７９が掛けられており、支持枠７７を両側から引っ張っている。又支持枠７７にはシフトマグネット７１０が吸着されたシフトヨーク７１１が取り付けられており、地板７１上のシフトコイル７２ｐ，７２ｙと対向している（図１５（ｂ）参照）。
【００１６】
そして両者の関連により、シフトコイル７２ｐに電流を流すと支持枠７７は矢印７８ｐ方向に引っ張りバネ７９の弾性力に逆らって駆動され、又シフトコイル７２ｙに電流を流すと同様に引っ張りバネ７９の弾性力に逆らって矢印７８ｙ方向に駆動される。ロール方向７８ｒには回転力は生じない事、及び、支持枠７７は引っ張りバネ７９により両側から引っ張られてこの方向に弾性的に回転規制されている事から、支持枠７７がこの方向に回転する事は無い。
【００１７】
今、カメラの振れを検出する振動検出回路からの振れ情報に基づき支持枠７７を矢印７８ｐ，７８ｙ方向に駆動すると（シフトコイル７２ｐ，７２ｙに通電して）、前述した様に像面の安定化が図れる訳であるが、防振システムを使用していない時には支持枠７７が地板７１１に対し不動にしておく必要がある。何故ならば、携帯時等の外乱振動により支持枠７７が揺れ、地板７１との間で衝撃音が発生する事、及び、それによる破損を避ける為である。
【００１８】
図１６がこの時（防振システムを使用しない時）の状態を示した図であり、支持枠７７の４ケ所の突起７７ｅはロックリング７６の内周壁７６ａと当接している。従って、支持枠７７は矢印７８ｐ，７８ｙ方向の移動は規制されている。
【００１９】
防振システムを使用する時は、ステップモータによりロックリング７６を図１６において時計回りに所定量回転させる。すると、突起７７ｅと対向する面はカム部７６ｃとなり、互いに当接が離れる。よって、支持枠７７はロックリング７６に対しフリーになり、矢印７８ｐ，７８ｙ方向に駆動可能となる。
【００２０】
以上説明した振れ補正装置を要素別にまとめると、支持枠７７、シフトマグネット７１０、シフトヨーク７１１及び補正レンズが補正手段に相当し、地板７１、シフトコイル７２ｐ，７２ｙ及び引っ張りバネ７９が前記補正手段を支持する支持手段に相当し、ロックリング７６及び支持枠７７に設けられた突起７７ｅが前記補正手段を係止する係止手段に相当し、ロックコイル７３、ステータ７４及びロータ７５、即ちステップモータが上記係止手段を駆動する駆動手段に相当する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した振れ補正装置を精度良く振れ補正駆動させる為には、その駆動状態を監視しておく必要がある。即ち、補正レンズを保持する支持枠７７の位置検出を行い、その出力を駆動手段にフィードバックする。
【００２２】
従来例においては、その位置検出を反射型の光学式位置センサ（例えば、フォトリフレクタ）で行っており、図１７（ａ）の支持枠７７に取り付けられるヨーク７１１に反射率の高いパターン（白）と反射率の低いパターン（黒）を有する反射板６１を設け、支持枠７７の矢印Ｐ，Ｙ方向の運動による反射板６１の位置変化を対向する光学式位置センサで反射率の変化として検出する。
【００２３】
図１８（ａ）は図１７のＤ３−Ｄ３断面であり、図１８（ｂ）は図１７の矢印Ｂ方向から見た側面図である。
【００２４】
図１８（ａ）に示す様に、基板６３（図１７の紙面上方より支持枠７７を挟んで地板７１に固定される）に取り付けられた光学式位置センサ６２は、反射板６１の白，黒パターンのほぼ境界面に対向している。そして、光学式位置センサ６２から反射板へ投光した反射光量を検出する。
【００２５】
その為、支持枠７７の動きにつれて光学式位置センサ６２へ戻る反射光量は変化し（対向面が白パターン，黒パターンと変化する為）、それにより支持枠７７の位置（運動方向）を検出している。
【００２６】
図１９は、横軸に支持枠７７の変位を、縦軸に光学式位置センサ６２の出力を、それぞれプロットした波形であるが、図示される様に直線性が得られていない。この様な特性であると、位置検出精度が低く、正確な振れ補正が出来ない。
【００２７】
又、この様な反射光量を検出するセンサの場合、上述したＰ，Ｙ方向の位置検出の他に反射板６１が図１７の紙面方向に変動した場合（反射板が光学式位置センサに近づいたり、離れたりした場合）も出力する（光学式位置センサとの距離が変化することで反射光量が変化する為）。
【００２８】
図１８（ａ）に示す様に、反射板６１は支持枠７７に対し片持ち梁形状に取り付けられており、矢印６４方向に撓み振動を起す。その為、光学式位置センサ６２と反射板６１の距離Ｄが変化し、これも出力誤差の要因となり、振れ補正精度を劣化させていた。
【００２９】
（発明の目的）本発明の目的は、位置検出方向とは異なる方向の反射板の振動により生じる出力の感度を低くし、位置検出精度を向上させることのできる光学式位置検出装置を提供しようとするものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、異なる反射率の領域を複数有する反射板と、該反射板へ光を投射する投光部と、該反射板からの反射光の受光量により検出出力を変化させる受光部とを有し、前記各領域における該反射板の反射率の変化により該反射板からの反射光方向とは略直角な方向の該反射板の位置変動を検出する光学式位置検出装置において、前記反射板が、その位置検出方向に沿って高反射率の第１の位置検出用パターンの領域と低反射率の第２の位置検出用パターンの領域を有し、該反射板がその位置検出方向に移動する動作に伴い発生する該反射板の前記反射光方向に略沿った方向の振動振幅の小さい側に前記第１の位置検出用パターンの領域を配置し、前記振動振幅の大きい側に前記第２の位置検出用パターンの領域を配置した光学式位置検出装置とするものである。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
図１は本発明の実施の第１の形態に係る振れ補正装置の要部を示す平面図であり、図１７の従来例と異なるのは、反射板１１が反射率の高い第１パターン１１ａ（白）を内側に、反射率の低い第２のパターン１１ｂ（黒）を外径側に、それぞれ配置しており、第１のパターンと第２のパターンは検出方向（反射板１１ｐでＰ方向，１１ｙではＹ方向）に沿って第１のパターンと第２のパターンが交番状に配置され、且つ、第１のパターンと第２のパターンの面積比が位置検出方向に向って変化している（第１のパターンの方向に従って第１のパターンの構成比が大きくなる）ようになっている点である。
【００４５】
まず初めに、反射率の高い第１のパターン１１ａ（白）を内側に配置した理由について説明する。
【００４６】
図１８で説明した様に、反射板１１は支持枠７７との付け根部分より片持ち梁状に延出しており、この部分より撓み振動をする。この振動振幅は片持ち梁の先端（支持枠７７の外径側）ほど大きく、根元（内側方向）ほど小さい。反射型の光学式位置検出装置の場合、この方向の振動（図１８（ａ）の矢印６４方向）も検出し、その感度は反射光量が多いほど（反射板の反射率が高いほど）大きくなる。
【００４７】
よって、この方向の感度を小さくしていく為には振動振幅の大きい先端側を反射率の低いパターンにし、振動振幅の小さい根元側を反射率の高いパターンにしている。これにより、この方向（検出したい方向と垂直な方向）の変動が検出方向の誤差出力として重畳する割合が低くなり、振れ補正装置の振れ補正精度を高く保てることになる。
【００４８】
また、図１の様に反射板１１ｐ，１１ｙのパターンをバーコード状にし、検出方向につれて２つの反射率パターンの面積比を変更し、例えば黒パターンと白パターンの面積比「白／黒」を検出方向の白パターンに近づくにつれて大きくした場合、光学式位置検出装置の出力は、図２に示す様に、全ストローク（横軸）にわたって直線性（以下、本実施の形態の説明においては「リニアリティ」と記す）が得られる。
【００４９】
これは検出方向に向って反射率がしだいに変化している為である（光学式位置検出装置の投光スポット径はある程度の大きさを持っている為に、黒線と白線が並んでいても出力は階段状にはならない）。又、黒線と白線の間隔を部分的に適宜調整する事で、部分的なリニアリティ補正が行える。
【００５０】
尚、反射板１１のパターンは検出方向に向って反射率がゆっくり変化すれば良いので、図１のパターンに限らず、図３（ａ）〜（ｃ）の様に、２つの反射率のパターンが検出方向に複数延出して組み合う様にしても良い。
【００５１】
図３の（ａ）の様に第１のパターン１２ａ，第２のパターン１２ｂの部分を残し、中間の境界部を互いに組み合ったパターン１２ｃにすると、第１のパターン，第２のパターンのみの部分が残っている為、反射光量差が大きく、感度を高く出来る。中間部（パターン１２ｃ）は両者を混合した中間反射率パターンにして反射率の急激な変化を防ぎ、リニアリティを確保する。
【００５２】
境界部での反射率変化をよりなだらかにする為に、図３（ｂ）に示す様に、組み合ったパターン１３ｃを三角形にしたり、図３（ｃ）の様に、全面を組み合ったパターンにしても良い。
【００５３】
尚、反射板、例えば１１ｐは、検出Ｐ方向に動くばかりでなく、Ｙ方向にも動かされる（支持枠７７は２軸方向に動く為）。
【００５４】
１１ｐの様なバーコードパターンの場合、Ｙ方向に動いても対向する光学式位置検出装置への反射光の変化は無い為、出力の変化は無いが、図３の様に組み合ったパターンの場合、Ｙ方向に動くとパターンはパルス状に変化する。しかしながら、前述した様に投光スポット径はある程度の大きさを持っている為、上記組合せピッチが細かければ階段上の出力変動は生じない。
【００５５】
今、反射板と光学式位置検出装置の距離をＬ、組合せピッチをＰとすると、「Ｐ／Ｌ≦０．５ 」程度にしておくと、Ｙ方向の変化に伴う出力の変動は無視することが可能となる。
【００５６】
以上の様に、反射率の高いパターンを反射板の支持側（根元側）に配置する事で、支持枠の位置検出精度を上げることができ、又、反射板をその位置検出方向に沿って第１の反射率のパターンと第２の反射率のパターンを交番状に配置し、且つ、各々のパターンの面積比が位置検出方向に応じて変化させる事で、位置検出装置の出力感度リニアリティを高めることができる。
【００５７】
もしくは、第１のパターンと第２のパターンの境界面を各々のパターンが重なり合った（複数の延出パターンが組み合った）形状にすることでも、出力感度リニアリティを高めることができる。
【００５８】
以上の様に位置検出装置の検出精度を上げて、振れ補正精度を高めることができる。
【００５９】
尚、感度リニアリティの向上は反射方式に限られるものではなく、透過型の光学式位置検出装置（例えば、フォトインタラプタ）の場合においても、投光・受光間に透明フィルムを設け、透明フィルム上に第１の透過率のパターンと第２の透過率のパターンを上述説明の様に配置して感度リニアリティの向上を図っても良いのは云う迄もない。
【００６０】
（実施の第２の形態）
上記の実施の第１の形態においては、リニアリティの向上を、反射／透過パターンの工夫のみで行ってきたが、位置センサを複数設けることによるリニアリティを向上させる構成を、本発明の実施の第２の形態として、図４〜図６を用いて以下に説明する。
【００６１】
図４に示す単一の反射板２０（検出方向Ｐ）には、２種類の位置検出用パターンが設けられ、１つは高反射率の第１のパターン２２ａと低反射率の第２のパターン２２ｂが検出方向に沿って並んでおり、他方は幅の狭い（パルス状出力用の）第３のパターン２３ｂと、該第３のパターン２３ａと反射率の異なる第４のパターン２３ａとで構成され、各々の位置検出用パターンに対向して位置センサ２１ａ，２１ｂが設けられている。
【００６２】
位置センサ２１ａは対向する第１，第２のパターン２２ａ，２２ｂが検出方向Ｐに移動する事で、図５に示す波形２６の様な出力をする。これは、従来例の説明と同様にリニアリティが得られていない。位置センサ２１ｂの出力はパターン２３ｂと対向する部分で出力が急激に変化する為に、このパターン２３ｂと対向する位置を精度良く検出する（図５の波形２８参照）。前記位置センサ２１ａ，２１ｂの出力は感度補正回路２５に入力される。
【００６３】
ここで、感度補正回路２５の動作について、図６のフローチャートにより説明する。
【００６４】
図６のフローチャートは、位置センサのオンと同時にスタートし、まずステップ＃２００１では、位置センサ２１ｂの出力ＶＰ 変化を待機する。そして、出力変化があった時、即ち反射板２０が動いて隣のパターン２３ｂに移った時、ステップ＃２００２へ進む。このステップ＃２００２及び次のステップ＃２００３では、位置センサ２１ａの出力ＶＯ の大きさを比較している。
【００６５】
前述した様に位置センサ２１ａの出力Ｖ０はリニアリティに乏しい。しかしながらその出力の大きさを見る事で、ある程度の位置は把握できる。よって、位置センサ２１ｂのパルス状の出力Ｖ Ｐ がある時の位置センサ２１ａの出力を見る事で、位置センサ２１ｂがどのパルス（図４では３パルスが発生）のパターンと対向しているかを知る事ができる。
【００６６】
その為、ステップ＃２００２，＃２００３での比較により、位置センサ２１ａと反射板２０の相対位置を知り、その位置に応じて位置センサ２１ａの増幅器２４の増幅率を変化する。
【００６７】
図５において、矢印２９ａで示す位置に反射板２０が移動している時は、位置センサ２１ｂはパルス状の出力変化をし、又位置センサ２１ａの出力ＶＯ （第１のパターン２２ａの時の出力）はＶ１ より大きい。この様な時はステップ＃２００２からステップ＃２００４へ進み、増幅感度をｋ２ にして、感度直線を２７ａから２７ｃに変化させる。
【００６８】
同様に、矢印２９ｂの時も位置センサ２１ｂはパルス出力し、位置センサ２１ａの出力ＶＯ （第２のパターン２２ｂの時の出力）はＶ２ より小さい。この様な時はステップ＃２００３からステップ＃２００６へ進み、感度ｋ３ の増幅を行い、感度直線を２７ｂから２７ｄにする。また、矢印２９ｃの時も位置センサ２１ｂはパルス出力し、この際位置センサ２１ａの出力ＶＯ はＶ１ とＶ２ の間にある。この様な時はステップ＃２００３からステップ＃２００５へ進み、感度ｋ１ の増幅を行い、感度直線の変更はしない。
【００６９】
以上の様な構成にする事で、位置センサ２１ａの検出リニアリティを向上させることができ、それにより像振れ補正精度を高める事ができる。
【００７０】
このように複数の位置センサ２１ａ，２１ｂと、これら各位置センサの出力より感度の補正を行う感度補正回路２５を設け、一方の位置センサ２１ｂをパルスパターンと対向させたパルス出力（位置検出精度は高いが、反射板の移動につれた出力の傾向が無い）、他方の位置センサ２１ａを２分割のパターンと対向させたアナログ出力（位置検出方向に応じた出力の勾配は有るが、リニアリティが不足して位置検出精度が低い）として、前者のセンサ出力で後者のセンサの増幅率を変更することで、リニアリティの補正を行うことができる。
【００７１】
（実施の第３の形態）
図７は本発明の実施の第３の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す図であり、上記実施の第２の形態と異なるのは、各々の位置センサ３２ａ，３２ｂと対向する反射板３１のパターンは、共に検出方向Ｐに２分割された反射率の異なるパターン３１ａ，３１ｂで構成されている点である。
【００７２】
但し、位置センサ３２ａに対向するパターンの境界線と位置センサ３２ｂに対向するパターンの境界線は検出方向Ｐに対して位相がずれており、各々の位置センサ３２ａ，３２ｂの出力は差動増幅器３３で差出力を求められる。
【００７３】
図８（ａ）は、反射板３１の検出方向Ｐの移動に対する位置センサ３２ａの出力波形３４ａと位置センサ３２ｂの出力波形３４ｂを示した図であり、この図に示す様に、各々の出力は共にリニアリティ範囲は狭いが、これらの差出力は、図８（ｂ）に示す様に、互いのリニアリティの不足している部分を補完してリニアリティ範囲を広くできる。
【００７４】
この様に、高反射率と低反射率の対のパターンが位置検出方向に並んだ第１のパターンと、第１のパターンに対向する第１の位置センサと、第１のパターンと位置検出方向に位相をずらした第２のパターンと、第２のパターンに対向する第２の位置センサと、第１，第２の位置センサの出力を連続的に乗り換える感度補正回路（差動増幅器３３）を設けることで、位置検出リニアリティを広くして振れ補正精度を高めることができた。
【００７５】
（実施の第４の形態）
図９は本発明の実施の第４の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す図であり、位置センサ４２に対向する反射板４１は、従来例と同様に、検出方向に２分割された２つの反射率のパターンで構成されている為、その出力は、図１０の様に、リニアリティが不足している。
【００７６】
位置センサ４２の出力は、可変増幅器４３とリニアリティ補正回路４４に入力している。
【００７７】
前記位置センサ４２の出力リニアリティ４５（図１０参照）は予め測定しておき、各々の出力Ｖ０ 〜Ｖ６ に対応する感度の補正値（可変増幅器４３の増幅率を変更して、位置によらず感度を一定にする）をリニアリティ補正回路４４に記憶する。
【００７８】
位置検出時にはリニアリティ補正回路４４は、位置センサ４２の出力を受けて、その補正感度を可変増幅器４３に出力する。これにより、位置センサの出力感度は位置に依らず、一定になる（感度リニアリティ範囲が広がる）。
【００７９】
以上の様に、位置検出出力を基にその位置検出感度を補正するリニアリティ補正回路４４を設け、初期調整時に位置センサ４２の感度リニアリティを測定しておき、そのデータから感度補正量を求めて記憶し、位置検出時に利用することで、リニアリティ範囲を広げ、振れ補正精度を高めることができる。
【００８０】
（実施の第５の形態）
上記実施の第１の形態においては、図１８（ａ）の矢印６４方向の振動の位置センサへの影響を少なくする方法を説明したが、図１１はその別の例を示す本発明の実施の第５の形態に係る図であり、この図は図１７のＤ３−Ｄ３断面である。
【００８１】
図１８（ａ）と異なるのは、コイル７２のボビン７２ａは地板７１に磁性体のネジ５１で固定されている。反射板６１の背面には磁石７１０が取り付けられており、この磁石７１０とネジ５１が引き合う事で、反射板６１は光軸方向７０に与圧される。
【００８２】
よって、反射板６１の光軸方向の撓み振動量は少なくなり、位置検出精度が高くできる。
【００８３】
以上の様に、反射板６１が位置センサ６２との対向方向に付勢されている事で、位置検出精度を高く保てる。又、付勢の方法として補正レンズ駆動用の磁石を兼用している為、与圧方法は極めてコンパクトにできる。
【００８４】
尚、図１１のネジ５１の長さを変更することで、ネジと磁石の間隔が変化し、与圧力が調整でき、最適な与圧力を得ることができる（与圧力が強すぎると駆動摩擦が大きくなり、駆動精度が劣化する）。又、磁気を利用した与圧は図１１に用いたビスに限られず、地板７１側にも対向する磁石を用いても良い。
【００８５】
（実施の第６の形態）図１２は本発明の実施の第６の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す図であり、上記実施の第５の形態と同様に、図１８の矢印６４方向の振動の位置センサへの影響を少なくする他の例を示すものである。
【００８６】
検出方向Ｐに対して２つの位置センサ５３ａ，５３ｂが設けられており、位置センサ５３ａに対向する反射板５２の面は、反射率が検出方向Ｐで変化しない様に一色のパターンになっている。位置センサ５３ｂに対向する反射板の面は、上記実施の第１の形態と同様にバーコード状になっている。そして、この位置センサ５３ａの出力は、可変増幅器５４を経由して差動増幅器５５に入力する。位置センサ５３ｂの出力は差動増幅器５５に入力するが、又位置センサ５３ｂの出力に応じて可変増幅器５４の増幅率が変化するようになっている。
【００８７】
位置センサ５３ａは対向する反射板５２の面が一色の為に検出方向Ｐの反射板５２の移動は検出しない。しかし、紙面上下方向（図１８（ａ）の矢印６４方向）の反射板５２の振動は検出する。
【００８８】
位置センサ５３ｂは、上記実施の第１の形態で説明した様に検出方向Ｐの反射板５２の移動を検出する。しかし、紙面上下方向の振動も検出し、その感度は対向する反射板５２の反射率で変化する。即ち、検出方向Ｐの一端で反射率の高いパターンと対向している時は上記振動方向の感度も高く、又、他端で反射率の低いパターンと対向している時は振動方向の感度は低い。
【００８９】
今、位置センサ５３ｂの出力の大きさに応じて位置センサ５３ａの増幅率を変化させると（可変増幅器５４により）、位置センサ５３ａの出力は位置センサ５３ｂの紙面上下方向の振動のみ検出するようになる。そして、差動増幅器５５で両センサの出力差を求めると、その出力は位置検出方向Ｐの感度のみ有する事になる。
【００９０】
以上の様に、反射光量で位置を検出する光学式位置検出装置において、対向する反射板５２の第１方向の位置を検出する位置センサ５３ｂと、第１の方向と異なる第２の方向（この例では振動方向）を検出する位置センサ５３ａを設け、位置センサ５３ａの出力より位置センサ５３ｂの出力を補正する手段（可変増幅器５４，差動増幅器５５）を設ける事で、位置検出精度を高め、振れ補正精度を高くする事ができた。
【００９１】
以上が本発明の実施の各形態の説明であるが、最後にそれぞれの効果等について以下に列挙する。
【００９２】
１）対向する反射板１１ｐ，１１ｙの対向方向の振動振幅の小さい方を高反射率のパターン１１ａにし、振動振幅の大きい方を低反射率のパターン１１ｂとし、反射率の変化により駆動方向Ｐ，Ｙの位置検出を行うようにしている。具体的には、反射板が片持ち梁状に固定されている時、取付け根元側を高反射率のパターン１１ａにする。これにより、上記振動振幅が大きい所では感度が低くなり（低反射率パターンの為）、位置検出精度を向上させることができる。
【００９３】
２）対向する反射板１１を対向方向に付勢することでこの方向の撓みを無くして位置検出精度を向上させている。上記付勢の方法として、反射板を磁気的に付勢（ネジ５１を用いる吸引，反発）している為、簡単な構成でこと事を実現することができる。
【００９４】
３）一つの検出方向に対し二つの位置センサ５３ａ，５３ｂを設け、対向する反射板の対向方向（第２の方向Ｐ）及びその垂直方向（第１の方向６４）を検出する。第１の位置センサは反射率の異なる（変化する）パターンに対向させ、第１の方向及び第２の方向を検出し、第２の位置センサは反射率の変化しないパターンに対向させて第２の方向のみ検出させ、前記第２の位置センサの出力で前記第１の位置センサの出力を補正（差を求め）して、第１の方向のみ出力させるようにしている。これにより、リニアリティの得られた位置検出出力を得ることができる。
【００９５】
４）反射光量で位置を検出する複数のセンサの各々に異なるパターンを対向させ、互いの出力を補完する事でリニアリティの得られた位置検出出力を得ようとするものであり、対向するパルスパターン２３ａ，２３ｂをカウントして位置を正確に検出するパルス出力センサ（２１ｂ）と対向し、反射率の変化するパターン２２ａ，２２ｂにより運動方向を検出するアナログ出力センサ（２１ａ）とを設け、感度補正回路２５でパルス出力センサによりアナログ出力センサの感度リニアリティの補正を行う。又は、検出方向に位相をずらした複数のパターン３１ａ，３１ｂの各々に対向する複数のセンサ３２ａ，３２ｂの出力を連続的に乗り換えて、感度リニアリティの補正を行うようにしている。これにより、リニアリティの得られた位置検出出力を得ることができる。
【００９６】
５）位置検出センサ４２の出力のリニアリティ不足を予め記憶しておき、記憶値を基にリニアリティの補正を行う事で、リニアリティの得られた位置検出出力を得るようにしている。
【００９７】
６）対向する反射板／透過板をその検出方向に沿って第１の反射率１１ａ／透過率のパターンと第２の反射率１１ｂ／透過率のパターンを有し、それらが交番状に配置され、第１パターン，第２パターンの面積比を位置検出方向に応じて変化させる。或いは、第１，第２のパターン境界部で各々を組合せる事で、第１の反射率から第２の反射率への反射率の変化を緩やかにしている。これにより、リニアリティの得られた位置検出出力を得ることができる。
【００９８】
（変形例）
本発明は、一眼レフカメラやビデオカメラ等のカメラに具備される防振システムに設けられる位置検出装置を例にしているが、これに限定されるものではなく、種々の位置検出情報を必要とする光学機器や装置への提供が可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位置検出方向とは異なる方向の反射板の振動により生じる出力の感度を低くし、位置検出精度を向上させることができる光学式位置検出装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図２】図１の振れ補正装置に具備される位置センサの検出出力を示す図である。
【図３】図１の位置検出用パターンの他の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の第２の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図５】図４の各位置センサの出力波形について説明する為の図である。
【図６】本発明の実施の第２の形態において位置検出時の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の第３の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図８】図７の各位置センサの出力波形について説明する為の図である。
【図９】本発明の実施の第４の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図１０】図９の各位置センサの出力波形について説明する為の図である。
【図１１】本発明の実施の第５の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の第６の形態に係る振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図１３】従来の防振システムの概略構成を示す斜視図である。
【図１４】従来の振れ補正装置の要部を示す平面図である。
【図１５】図１４の振れ補正装置の矢印Ａ方向より見た側面及びＤ１−Ｄ１，Ｄ２−Ｄ２の断面を示す図である。
【図１６】図１４の振れ補正装置の裏面より見た平面図である。
【図１７】従来の振れ補正装置の要部構成を示す平面図である。
【図１８】図１７の振れ補正装置の矢印Ｂ方向より見た側面及びＤ３−Ｄ３の断面を示す図である。
【図１９】図１７の振れ補正装置に具備される位置センサの検出出力を示す図である。
【符号の説明】
１１ｐ，１１ｙ，２０，３１，４１，５２ 反射板
１１ａ，１１ｂ パターン
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ パターン
２１ａ，２１ｂ 位置センサ
２２ａ，２２ｂ パターン
２３ａ，２３ｂ パターン
２４ 増幅器
２５ 感度補正回路
３１ａ，３１ｂ パターン
３２ａ，３２ｂ 位置センサ
３３ 差動増幅器
４２ 位置センサ
４３ 可変増幅器
４４ リニアリティ補正回路
５１ ビス
５３ａ，５３ｂ 位置センサ
５４ 可変増幅器
５５ 差動増幅器
７１ 地板
７７ 支持枠
Claims (2)
- 異なる反射率の領域を複数有する反射板と、該反射板へ光を投射する投光部と、該反射板からの反射光の受光量により検出出力を変化させる受光部とを有し、前記各領域における該反射板の反射率の変化により該反射板からの反射光方向とは略直角な方向の該反射板の位置変動を検出する光学式位置検出装置において、
前記反射板は、その位置検出方向に沿って高反射率の第１の位置検出用パターンの領域と低反射率の第２の位置検出用パターンの領域を有し、該反射板がその位置検出方向に移動する動作に伴い発生する該反射板の前記反射光方向に略沿った方向の振動振幅の小さい側に前記第１の位置検出用パターンの領域を配置し、前記振動振幅の大きい側に前記第２の位置検出用パターンの領域を配置したことを特徴とする光学式位置検出装置。 - 前記反射板は、被検出体に片持ち梁状に固定されており、該反射板の前記被検出体への取付け根元側に前記第１の位置検出用パターンの領域を配置し、該反射板の先端側に前記第２の位置検出用パターンの領域を配置したことを特徴とする請求項１記載の光学式位置検出装置。
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