專(zhuān)利名稱(chēng)：位置檢測(cè)裝置用光敏器件、使用它的位置檢測(cè)裝置和位置檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用反射型光敏器件、用于進(jìn)行照相機(jī)等的裝置內(nèi)的移動(dòng)物體的位置和移動(dòng)量的檢測(cè)的傳感器和使用了它的位置檢測(cè)裝置，以及位置檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，例如數(shù)碼靜態(tài)相 機(jī)、可攜式攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等中，使用各種致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)透鏡，且為了進(jìn)行該可動(dòng)透鏡等的位置感測(cè)而使用位置檢測(cè)裝置。例如，作為聚焦透鏡的位置和移動(dòng)量的檢測(cè)裝置，有步進(jìn)電機(jī)方式這樣使用脈沖發(fā)生器的類(lèi)型、和在壓電電機(jī)方式中使用光傳感器或磁傳感器來(lái)模擬性地檢測(cè)變化量的類(lèi)型，作為前者的示例，可列舉特開(kāi)平04-9712號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)I)等，作為后者的示例，可列舉特開(kāi)平05-45179號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)2)、特開(kāi)2002-357762號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)3)、特開(kāi)2006-173306號(hào)(文獻(xiàn)4)、特開(kāi)2009-38321 (文獻(xiàn)5)等。就上述步進(jìn)電機(jī)方式而言，是按發(fā)生的脈沖數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)所對(duì)應(yīng)的各旋轉(zhuǎn)角使之旋轉(zhuǎn)的方式，在需要長(zhǎng)距離位置檢測(cè)的用途中，一般也采用該步進(jìn)電機(jī)方式，但是，因?yàn)殡姍C(jī)不是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，所以旋轉(zhuǎn)時(shí)的噪音大，該噪音造成視頻攝錄時(shí)發(fā)生聲音干擾，而且響應(yīng)性遲緩這樣的問(wèn)題存在。例如，就數(shù)碼靜態(tài)相機(jī)等而言，至今為止都是以步進(jìn)電機(jī)方式為主流，但是，因?yàn)閷?duì)在視頻攝錄時(shí)聲音干擾的發(fā)生避免和自動(dòng)聚焦的高速化、或使用了它的裝置的小型化的重視，所以近年來(lái)，壓電電機(jī)方式得到利用，在該壓電電機(jī)方式的位置檢測(cè)中使用的是光傳感器和磁傳感器。在圖15A 15B中，示出的是現(xiàn)有的使用了一般的反射型的光敏器件的位置檢測(cè)裝置，如圖5A所示，反射型光敏器件I采用的構(gòu)成為，在由遮光壁2隔開(kāi)的一方的凹部配置有發(fā)光兀件3,在另一方的凹部配置有光接收兀件4。另外,如圖15B,在光敏器件I的發(fā)光/光接收面4側(cè)，按照與該發(fā)光/光接收面&平行、且沿著使發(fā)光元件3和光接收元件4連接的線(xiàn)方向移動(dòng)的方式，配置有反射板5。根據(jù)這樣的構(gòu)成，來(lái)自發(fā)光元件3的光由反射板5反射、且輸入到光接收元件4，根據(jù)其光接收量，檢測(cè)出反射板5 (安裝有該反射板的移動(dòng)物體)的位置和移動(dòng)距離。作為使用這樣的反射型光敏器件、且使位置檢測(cè)和移動(dòng)量檢測(cè)的性能提高的例子，有特開(kāi)2006-173306號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)4)的技術(shù)，另外作為使輸出信號(hào)的直線(xiàn)性提高的例子，有特開(kāi)2009-38321號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)5)所示的技術(shù)。可是，高倍率或高端模式的數(shù)碼靜態(tài)相機(jī)、單鏡頭反光相機(jī)、可攜式攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等，在變焦功能和長(zhǎng)距離檢測(cè)的相機(jī)模組的透鏡位置檢測(cè)中，需要在5 μ m以下的高分辨率下、IOmm以上的長(zhǎng)距離檢測(cè)的情況存在，在使用了現(xiàn)有的反射型光敏器件的位置感測(cè)中，檢測(cè)有困難。另一方面，在視頻攝錄時(shí)聲音干擾的發(fā)生避免和自動(dòng)聚焦的高速化或應(yīng)用的小型化得以實(shí)現(xiàn)的壓電電機(jī)方式的位置檢測(cè)中，使用的是磁傳感器，作為該磁傳感器的示例，有特開(kāi)2006-292396號(hào)公報(bào)(文獻(xiàn)6)所公開(kāi)的技術(shù)。該文獻(xiàn)6的磁傳感器,設(shè)置交替排列有S極和N極的磁場(chǎng)發(fā)生構(gòu)件(磁體)和2個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)元件(MR元件或霍爾元件)，使該磁場(chǎng)檢測(cè)元件的輸出增幅，進(jìn)行運(yùn)算處理，從而進(jìn)行位置檢測(cè)。然而，使用上述磁傳感器時(shí)，存在以下的問(wèn)題。I)系統(tǒng)自身大型化。2)因?yàn)槭褂么罅颗帕杏蠸極、N極的磁體(磁場(chǎng)發(fā)生構(gòu)件)，所以總系統(tǒng)成本變高。3)因?yàn)槭菣z測(cè)磁場(chǎng)的構(gòu)成，所以難以改善信號(hào)的直線(xiàn)性。4)在搭載有磁傳感器等的裝置內(nèi)使用其他磁力的情況下，受到磁頭(磁気力、；
>9 )等的影響，有誤操作的可能性。5)因?yàn)?個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)元件的輸出功率低，所以需要使用運(yùn)算放大器進(jìn)行增幅，用于構(gòu)成系統(tǒng)的部件成本變得昂貴。6)磁體的S極、N極在充磁中所得到的磁力的誤差容易產(chǎn)生，也難以將磁場(chǎng)的強(qiáng)度保持一定，另外由于磁體的氧化導(dǎo)致性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而做，其目的在于，提供一種位置檢測(cè)裝置用傳感器、使用了它的位置檢測(cè)裝置和位置檢測(cè)方法，該位置檢測(cè)裝置用傳感器不使用大型化、檢測(cè)精度等也會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題的磁傳感器，而使用小型且成本低廉、并以5μπι以下的分辨率可以進(jìn)行IOmm以上的長(zhǎng)距離檢測(cè)的反射型光敏器件。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置用傳感器具備將反射面和非反射面沿移動(dòng)物體的移動(dòng)方向交替排列的反射部；反射型光敏器件，其與該反射部相對(duì)地設(shè)置，具有發(fā)光元件和光接收元件，該發(fā)光元件朝著該反射部的方向發(fā)光，該光接收元件接收由所述反射部反射的光，所述反射型光敏器件的光接收元件設(shè)有多個(gè)光接收部，該多個(gè)光接收部在所述移動(dòng)物體的移動(dòng)方向上具有各自不同的光接收區(qū)域。優(yōu)選所述反射型光敏器件的光接收元件的光接收部，按照在反射部移動(dòng)方向的從所述光接收部的中心部起越朝向兩端、單位長(zhǎng)度的光接收區(qū)域的面積越寬的方式形成，以使檢測(cè)輸出隨著所述移動(dòng)物體的移動(dòng)量進(jìn)行直線(xiàn)性地變化，或者，所述發(fā)光元件的發(fā)光部，按照在反射部移動(dòng)方向的從所述發(fā)光元件的中心部起越朝向兩端、單位長(zhǎng)度的面積越寬的方式形成，以使檢測(cè)輸出隨著所述反射部的移動(dòng)量進(jìn)行直線(xiàn)性地變化，。本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置，具有第一發(fā)明所述的位置檢測(cè)用傳感器；運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自所述多個(gè)光接收部的信號(hào)，進(jìn)行加、減、除及函數(shù)計(jì)算的至少一種運(yùn)算，使通過(guò)該運(yùn)算得到的值和所述反射部的位置的關(guān)系得以線(xiàn)性化。還具有中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其按照在從所述多個(gè)光接收部之中的2個(gè)所分別得到的輸出值和所述反射部的位置的關(guān)系下、使該反射部的位置變化所對(duì)應(yīng)的所述輸出值的變化的中點(diǎn)電位成為O的方式，使所述輸出值平行移動(dòng)，在該中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)所轉(zhuǎn)換的所述2個(gè)光接收部各自的輸出值設(shè)為Α、B時(shí)，所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)在A彡0、Β彡O或Α<0、Β<0時(shí)，進(jìn)行(A-B) / (Α+Β)的運(yùn)算，在A彡0、Β<0或Α<0、Β彡O時(shí)，進(jìn)行(A+B) / (A-B)的運(yùn)算，因?yàn)檫@容易取得線(xiàn)形性，所以?xún)?yōu)選。即，能夠得到線(xiàn)性的上傾斜部和下傾斜部交替出現(xiàn)的形成三角波形的運(yùn)算輸出，能夠高精度地進(jìn)行長(zhǎng)距離的位置檢測(cè)，另外可以消除因溫度變化而產(chǎn)生的反射型光敏器件的輸出變動(dòng)。所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)還具有在表示從所述多個(gè)光接收部之中的2個(gè)所分別得到的所述反射部的位置和所述光接收部各自的輸出值的關(guān)系的曲線(xiàn)中、作為能夠得到該曲線(xiàn)的線(xiàn)形性的臨界之值即右上升曲線(xiàn)的上限和右下落曲線(xiàn)的下限的閾值的設(shè)定機(jī)構(gòu)；達(dá)到該上限和下限的閾值的到達(dá)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)，根據(jù)由該統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)和輸出，也能夠進(jìn)行移動(dòng)物體的位置檢測(cè)。還具有在從所述多個(gè)光接收部之中的2個(gè)所分別得到的輸出值和所述反射部的位置的關(guān)系、通過(guò)使用距基準(zhǔn)位置的距離所對(duì)應(yīng)的相位角Θ而各自以sin0的曲線(xiàn)加以近似下，按照所述各自的sin Θ的曲線(xiàn)的中點(diǎn)電位成為O的方式進(jìn)行平行移動(dòng)的中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，并且，按照使所述2個(gè)信號(hào)的相位差為90度的方式形成所述2個(gè)光接收部，由所述中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行了平行移動(dòng)的所述2個(gè)光接收部各自的輸出值設(shè)為A、B且相位前進(jìn)90度一側(cè)的輸出值設(shè)為A,所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)進(jìn)行Θ = arctan(B/A)的運(yùn)算，由此也能夠求得移動(dòng)物體的位置。·作為優(yōu)選，所述多個(gè)光接收部具有第三光接收部，按照使該第三光接收部的輸出和所述2個(gè)光接收部之一的光接收部的輸出達(dá)到180度相位差的方式，形成所述第三光接收部，并且，通過(guò)對(duì)于具有該180度的相位差的2個(gè)光接收部的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算，來(lái)計(jì)算所述中點(diǎn)電位的中點(diǎn)電位計(jì)算機(jī)構(gòu)被形成。本發(fā)明的位置檢測(cè)方法，其特征在于，在移動(dòng)物體上，固定有使反射面和非反射面以各自相同的寬度沿著所述移動(dòng)物體的移動(dòng)方向交替排列的反射部；與該反射部相對(duì)地設(shè)置、且具有發(fā)光元件和光接收元件的反射型光敏器件，按照沿著所述移動(dòng)物體的移動(dòng)方向而具有各不相同的多個(gè)光接收部的方式形成該反射型光敏器件的光接收元件；并且，通過(guò)對(duì)于伴隨所述移動(dòng)物體的移動(dòng)而變化的所述多個(gè)光接收部的輸出進(jìn)行運(yùn)算處理，檢測(cè)所述移動(dòng)物體的位置。根據(jù)本發(fā)明，例如在照相機(jī)的可動(dòng)透鏡等的移動(dòng)物體上，安裝使反射面和非反射面交替形成的反射部，通過(guò)來(lái)自該反射部的光反射的變化狀態(tài)由例如2個(gè)光接收部(各自不同的光接收區(qū)域)接收，能夠得到對(duì)應(yīng)距離接近正弦曲線(xiàn)的輸出信號(hào)，通過(guò)2個(gè)光接收部，輸出接近正弦曲線(xiàn)的周期函數(shù)的相位不同的2個(gè)信號(hào)。然后，基于這2個(gè)信號(hào)，通過(guò)實(shí)施線(xiàn)性值運(yùn)算(用于得到有直線(xiàn)性的值的運(yùn)算)，或者對(duì)2個(gè)信號(hào)變化的直線(xiàn)部的值進(jìn)行累積(積算)，能夠檢測(cè)移動(dòng)物體的位置或移動(dòng)量。在此，所謂線(xiàn)性值運(yùn)算，是指使移動(dòng)物體的位置與由光接收部所得到的值之關(guān)系近似于直線(xiàn)的、這樣針對(duì)光接收部的值進(jìn)行的運(yùn)算，將這樣的近似于直線(xiàn)關(guān)系的光接收部的值在以下簡(jiǎn)單地稱(chēng)為“線(xiàn)性值”，將這樣的用于獲得線(xiàn)性值的運(yùn)算在以下簡(jiǎn)單地稱(chēng)為“線(xiàn)性值運(yùn)算”。另外，作為反射型光敏器件，其設(shè)有如下光接收區(qū)域或發(fā)光區(qū)域，S卩，使檢測(cè)輸出對(duì)應(yīng)反射部的移動(dòng)量而直線(xiàn)性地變化，如此從反射部移動(dòng)方向的中心部開(kāi)始，越朝向兩端，單位長(zhǎng)度的面積越寬，通過(guò)使用這樣的反射型光敏器件，例如能夠提高2個(gè)信號(hào)的直線(xiàn)性。此外，例如通過(guò)三等分的光接收部輸出3個(gè)信號(hào)(輸了 A C)，根據(jù)有180相位差的輸出信號(hào)A和C計(jì)算中間電位，并且根據(jù)有90相位差的輸出信號(hào)A和B進(jìn)行線(xiàn)性值運(yùn)算，由此在線(xiàn)性值運(yùn)算時(shí)能夠同時(shí)得到中點(diǎn)電位，即使因溫度變化等導(dǎo)致輸出信號(hào)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，仍可在中點(diǎn)電位保持一定的狀態(tài)下準(zhǔn)確地檢測(cè)出移動(dòng)物體的位置和移動(dòng)量。根據(jù)本發(fā)明的位置檢測(cè)裝置，因?yàn)榉瓷洳繛橹唤惶嫘纬煞瓷涿婧头欠瓷涿娴臉?gòu)成，所以與多個(gè)排列S極和N極的磁場(chǎng)發(fā)生構(gòu)件比較，能夠以低成本小型地形成傳感器，另外也容易提高線(xiàn)性特性，通過(guò)大量反復(fù)形成反射面和非反射面，可以跨越IOmm以上的長(zhǎng)距離而進(jìn)行良好的位置感測(cè)。此外，通過(guò)進(jìn)行減小反射面和非反射面的寬度等的調(diào)整，加大輸出的梯度，能夠?qū)崿F(xiàn)5μπι以下的高分辨率(高精度)的位置檢測(cè)。例如，若使反射面和非反射面的寬度分別為300 μ m以下，則為了檢測(cè)10 μ m的變化，必須識(shí)別180度/30 = 6度的相位變化，但若使反射面和非反射面的寬度分別達(dá)到100 μ m，則為了檢測(cè)10 μ m的變化，只要檢測(cè)180度/10 = 18度 的相位變化即可，因?yàn)?0度左右的變化能夠充分地進(jìn)行檢測(cè)，所以也可以達(dá)到5μπι以下的高分辨率。由此具有的效果是，可以適用于需要IOmm以上的位置檢測(cè)的高倍率或高端模式的數(shù)碼靜態(tài)相機(jī)、單鏡頭反光相機(jī)、可攜式攝像機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等需要有變焦功能的相機(jī)模組，另外可以適用于需要以高精度進(jìn)行長(zhǎng)距離范圍的位置檢測(cè)的用途。另外，使用磁傳感器時(shí)的問(wèn)題得到消除。即，不會(huì)受到磁頭等的影響，也能夠防止因磁體的S極、N極的充磁的偏差和磁場(chǎng)強(qiáng)度的不均勻而發(fā)生檢測(cè)誤差，或因磁體的氧化導(dǎo)致性能劣化。另外，通過(guò)對(duì)于光接收部中心部的光接收區(qū)域的一部分進(jìn)行遮光，能夠使來(lái)自光接收部的輸出波形的上升和下降的傾斜度的直線(xiàn)性提高，能夠提高檢測(cè)精度。此外，求得來(lái)自在不同區(qū)域所形成的2個(gè)光接收部的輸出的和與差，進(jìn)行求得其比的運(yùn)算處理，能夠得到線(xiàn)形性良好的運(yùn)算結(jié)果的曲線(xiàn)。通過(guò)設(shè)置前述的具有180度相位差的第三光接收部而求得中點(diǎn)電位，能夠在檢測(cè)時(shí)同時(shí)取得在進(jìn)行長(zhǎng)距離位置檢測(cè)上為了得到必須的線(xiàn)性特性而必不可少的中點(diǎn)電位，其所具有的優(yōu)點(diǎn)是，在光敏器件具有溫度依存性時(shí)，和由于溫度變化導(dǎo)致來(lái)自光敏器件的輸出信號(hào)產(chǎn)生變動(dòng)時(shí)，即使中點(diǎn)電位水平變化，也不會(huì)對(duì)通過(guò)運(yùn)算得到的結(jié)果(線(xiàn)性特性)造成影響。


圖I是表示使用了本發(fā)明的第一實(shí)施例的反射型光敏器件的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。圖2Α 2D是表示光接收部的構(gòu)成例的圖。圖3Α 3Β是從圖I所示的第一實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的反射部側(cè)觀(guān)看的透視的立體圖、和從光敏器件側(cè)觀(guān)看的透視立體圖。圖4Α是表示第一實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的檢測(cè)例的圖，圖4Β是在光接收元件輸出的模擬圖中使中點(diǎn)電位為O的圖，圖4C是表示用于得到線(xiàn)形性的運(yùn)算機(jī)構(gòu)(線(xiàn)性值運(yùn)算輸出)的結(jié)果的一例的圖。圖5Α 5C是表示以圖2Β所示的光接收部的構(gòu)造而進(jìn)行了與圖4Α 4C同樣的處理的結(jié)果的圖。圖6是表示使圖4Β和圖4C重合、且光接收元件的輸出也為了方便使極值由±1表不的圖。
圖7是在第一實(shí)施例中，如圖2C和圖2D這樣遮蔽光接收區(qū)域的一部分時(shí)的光接收部的輸出圖。圖8A 8B是表示第二實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成、和這時(shí)的光接收元件輸出及檢測(cè)例的說(shuō)明圖。圖9是表示第三實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成的圖。圖IOA IOB是表示第三實(shí)施例的光接收元件的構(gòu)成例的圖。圖IlA IlB是第三實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成例和光接收元件輸出的模擬圖。圖12A 12B是第三實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的反射部的構(gòu)成例、和與該反射部有
關(guān)聯(lián)的光接收元件輸出的模擬及線(xiàn)性值運(yùn)算輸出圖。圖13A 13B是第三實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的反射部的構(gòu)成例、和表示該反射部的位置與進(jìn)行相位角運(yùn)算時(shí)的線(xiàn)性值運(yùn)算輸出的關(guān)系的圖。圖14A 14B是表示由第三實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置計(jì)算中點(diǎn)電位時(shí)的結(jié)果、和中點(diǎn)電位移動(dòng)時(shí)的結(jié)果的圖。圖15A 15B表示現(xiàn)有的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成，是其頂視圖和側(cè)視圖。符號(hào)說(shuō)明I、9…反射型光敏器件3、7…發(fā)光兀件4、8、16、17、18、24、28…光接收元件5、12…反射板(反射部)8a、8b、16a、16b、17a、17b、18a、18b、24a 24c,28a 28c…光接收部14、26…運(yùn)算機(jī)構(gòu)(微處理器)19、20…遮光反射膜22…加法運(yùn)算機(jī)構(gòu)Sa…反射面Sb…非反射面
具體實(shí)施例方式在圖I至圖3B中，示出了使用本發(fā)明的第一實(shí)施例的反射型光敏器件的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成，在該實(shí)施例中，設(shè)置具有發(fā)光元件7和光接收元件8的反射型光敏器件9。BP,還如圖3A所示，該反射型光敏器件9其構(gòu)成為，在由外周壁和遮光壁9k隔開(kāi)的一方的凹部9a配置有發(fā)光元件(LED) 7，在另一方的凹部9b配置有光接收元件(光電晶體管)8，但在該光敏器件9的發(fā)光/光接收面?zhèn)龋凑张c該發(fā)光/光接收面平行且沿著與發(fā)光元件7和光接收元件8的排列方向(圖的縱向)大體垂直的方向100移動(dòng)的方式，配置有反射板(光學(xué)反射部)12。該反射板12按照與透鏡等的移動(dòng)物體一體移動(dòng)的方式安裝。在上述反射板12上，極細(xì)狹條形狀的反射面sa和非反射面sb被交替(豎條狀)形成，在實(shí)施例中，使該反射面sa的寬度wl和非反射寬度w2相等(W),形成為w = 300 μ m左右。即，優(yōu)選該反射面sa和非反射為相同寬度。另外，從提高檢測(cè)精度(靈敏度)的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選其寬度盡可能地窄。還有，非反射面Sb也可以由狹縫空間構(gòu)成。該反射板12能夠運(yùn)用一般的半導(dǎo)體光刻技術(shù)、通過(guò)在透明玻璃上進(jìn)行金屬蒸鍍或?yàn)R射而很容易地高精度地形成。另外，在基材采用樹(shù)脂時(shí)，除了金屬鍍敷以外，也可以通過(guò)蝕刻和模具成型時(shí)的模壓進(jìn)行表面部分的粗糙化而形成。然后，還如圖2A所示，在上述光敏器件9的光接收元件8上形成使光接收區(qū)域按照在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向上成為各自不同的區(qū)域的方式分割后的2個(gè)光接收部8a、8b。在本實(shí)施例中，如圖2A和圖2B所示，2個(gè)光接收部8a和8b、16a和16b的中心部的間隔dl，按照使2個(gè)光接收部8a和Sb的接收信號(hào)的相位差達(dá)到90度的方式形成，通常設(shè)定為w/2，但根據(jù)光接收部8a和8b的形狀等,也不一定限制為w/2。另外,2個(gè)光接收部8a和8b形成為相同面積相同形狀。如后述，這是為了使反射板12的移動(dòng)帶來(lái)的2個(gè)光接收部8a和8b輸出變化以相同的方式變化，使其相位差成為90度。但是，通過(guò)設(shè)計(jì)后述的運(yùn)算機(jī)構(gòu)，SP使不是90度，如果能夠進(jìn)行可得到線(xiàn)形性的運(yùn)算，則也不需要進(jìn)行這樣的限度。此外，在第一實(shí)施例中，具有接收來(lái)自光接收元件8的2個(gè)光接收部8a、8b的輸出的緩沖放大器13a、13b，根據(jù)該緩沖放大器13a、13b的輸出進(jìn)行線(xiàn)性值運(yùn)算的運(yùn)算機(jī)構(gòu)
(MPU) 14。該運(yùn)算機(jī)構(gòu)14可以通過(guò)微處理器進(jìn)行運(yùn)算，也可以用運(yùn)算放大器等的電路。另夕卜，還具有未圖示的求得反射板12移動(dòng)時(shí)的2個(gè)光接收部8a、8b各自的輸出變化的中心電位的中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，且換算成使該中點(diǎn)電位為O點(diǎn)的輸出變化。該中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，通過(guò)例如由ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，通過(guò)微型電子計(jì)算機(jī)求出中點(diǎn)電位，從由光接收部8a、8b得到的輸出值減去中點(diǎn)電位的方法，和進(jìn)行以緩沖放大器13a、13b使DC電平為O的偏移(offset)處理等的中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，能夠使中點(diǎn)電位成為O。將此中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換為O的2個(gè)光接收部8a、8b的輸出值設(shè)為A、B，A > 0、B > O或A< 0、B < O時(shí)，進(jìn)行b = (A-B) / (A+B)的運(yùn)算，在A彡0、B<0或Α<0、Β彡O時(shí)，進(jìn)行a=(A+B)/(A-B)的運(yùn)算，能夠得到伴隨反射板12的移動(dòng)而直線(xiàn)性的上升線(xiàn)和直線(xiàn)性的下降線(xiàn)反復(fù)的三角波形。另外，通過(guò)在這樣的分母和分子兩方進(jìn)行測(cè)量值以相同的次數(shù)被包含的運(yùn)算，即使反射型光敏器件的溫度特性等導(dǎo)致變動(dòng)產(chǎn)生，因?yàn)榉帜阜肿訕?gòu)成同樣的變化，所以仍會(huì)被消除。在圖2B 2D中示出其他構(gòu)成例以取代光接收元件8。還有，在圖I中是以從背面?zhèn)扔^(guān)看反射型光敏器件9的透視圖進(jìn)行描繪，但圖2A 2D是表面朝向地描繪。圖2B的光接收元件16，是將在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向100上呈細(xì)長(zhǎng)的光接收區(qū)域的2個(gè)光接收部16a、16b，以其一部分重疊的狀態(tài)，配置在與移動(dòng)方向100垂直的方向上。這種情況下，也是如前述，2個(gè)光接收部16a、16b的中心部的間隔dl，如前述，也是按照使其輸出為90度的相位差的方式形成。另外，圖2C的光接收元件17，具有以遮光反射膜19遮擋圖2A的光接收部8a、8b的光接收區(qū)域的一部分的光接收部17a、17b，圖2D的光接收元件18，具有以遮光反射膜20遮擋圖2B的光接收部16a、16b的光接收區(qū)域的一部分的光接收元件18a、18b。還有，上述遮光反射膜19和20輪廓分別為多角形，但也可以為曲線(xiàn)狀，能夠基于所求得的輸出特性進(jìn)行適宜選擇。S卩，這些光接收部17a、17b、18a、18b與上述文獻(xiàn)5(特開(kāi)2009-38321)同樣，設(shè)置出如下光接收區(qū)域，即通過(guò)由遮光反射膜(Al膜)19、20覆蓋光接收部8a、8b、16a、16b的活性層(光接收區(qū)域)，從反射板12的移動(dòng)方向的中心部起越朝向兩端、而單位長(zhǎng)度的面積越寬的光接收部區(qū)域。由此，能夠使光敏器件9的檢測(cè)輸出的直線(xiàn)性(linearity)提高。還有，在實(shí)施例中，是在I個(gè)光接收元件8、16 18上形成2個(gè)光接收部，但也可以將2個(gè)光接收部8a和8b、16a和16b、17a和17b、18a和18b分別作為光接收元件配置。另一方面，也可以在發(fā)光元件7的發(fā)光區(qū)域也與上述光接收元件17、18同樣，形成通過(guò)其一部分由遮光膜等覆蓋、從反射板12的移動(dòng)方向的中心部起越朝向兩端而單位長(zhǎng)度的面積越寬的發(fā)光區(qū)域，從而能夠使光敏器件9的檢測(cè)輸出的直線(xiàn)性(linearity)提高。第一實(shí)施例由以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，根據(jù)這一構(gòu)成，能夠得到圖4所示的結(jié)果。S卩，在圖4A所示的第一實(shí)施例的構(gòu)成中，如圖4B所示，能夠得到在使中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換為O時(shí)的、來(lái)自光接收元件8的光接收部8a的相對(duì)輸出A、來(lái)自光接收部8b的相對(duì)輸出B，這些輸出A、B形成產(chǎn)生90度的相位差(大致相 當(dāng)于間隔O. 15mm)的波形。然后，若基于該輸出A和B，以運(yùn)算機(jī)構(gòu)14，對(duì)應(yīng)前述的A、B的正負(fù)，進(jìn)行b = (A-B)/(A+B)和a = (A+B)/(A-B)的運(yùn)算，則如圖4C所示，能夠得到相對(duì)于反射板坐標(biāo)向上傾斜部a和向下傾斜部b反復(fù)的三角波形。即，通過(guò)此運(yùn)算，能夠得到維持了直線(xiàn)性的檢測(cè)輸出。如果反射板12 (反射部)和反射型光敏器件9的關(guān)系確定，則該反射板的坐標(biāo)(位置)和輸出A、B的關(guān)系可毫無(wú)疑義地確定，在位置檢測(cè)裝置形成的時(shí)刻，可知4C所示的運(yùn)算輸出和反射板坐標(biāo)的關(guān)系，在存儲(chǔ)器中預(yù)先存儲(chǔ)三角波的數(shù)量和運(yùn)算輸出所對(duì)應(yīng)的反射板坐標(biāo)的關(guān)系。其結(jié)果是，在檢測(cè)反射板12的位置實(shí)際處于哪個(gè)位置時(shí)，能夠基于所測(cè)量的光接收部8a、8b的運(yùn)算輸出，和在其測(cè)量時(shí)刻將幾次(何回)通過(guò)a、b的直線(xiàn)部加以統(tǒng)計(jì)的值，根據(jù)存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的對(duì)照表，檢測(cè)實(shí)際的位置。另外，通過(guò)使用上述運(yùn)算式，也可以完全消除反射形光敏器件的溫度特性。SP，例如沒(méi)有溫度的影響，A = O. 4(V)，B = O. I (V)時(shí)，上述運(yùn)算式(A-B)/(A+B)的值為O. 6，但相對(duì)于此，若由于溫度的影響導(dǎo)致有I成的變動(dòng)，則A = O. 44，B = O. 11，但在這種情況下，運(yùn)算值仍為O. 6，變動(dòng)部分被消除。因此，不需要設(shè)置由電熱調(diào)節(jié)器監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)溫度并加以反饋的電路、和特別的溫度特性消除電路。另外還考慮有如下方法，因?yàn)槭?個(gè)光接收部8a、8b的間隔成為90度的相位差而形成光接收元件8，所以，若使對(duì)于前述的相位延遲的輸出B進(jìn)行了中點(diǎn)校正的輸出信號(hào)的變化近似于sin0的曲線(xiàn)，則A的輸出信號(hào)為sin( Θ +90° ),因此由輸出信號(hào)的比B/A = sin ( Θ )/cos ( θ ) = tan ( θ )的反函數(shù)θ=arctan (B/A)計(jì)算θ ,采用反射板12的反射面(或非反射面)間距和角度Θ的相互關(guān)聯(lián)，計(jì)算移動(dòng)距離。采用求得該Θ的運(yùn)算式的方法能夠容易地計(jì)算移動(dòng)距離。特別用求a、b的運(yùn)算式線(xiàn)形性不充分時(shí)，采用求得該Θ的運(yùn)算式的方法能夠得到良好的線(xiàn)形性。求得該Θ時(shí)，就該反射板12的坐標(biāo)和角度Θ的關(guān)系而言，也與前述的求a、b的情況同樣，如果反射板12、反射型光敏器件9的關(guān)系確定，則是預(yù)先可知的，將該關(guān)系預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，與前述同樣，根據(jù)tan Θ的曲線(xiàn)旋轉(zhuǎn)了幾次(幾次通過(guò)反射部sa)、和經(jīng)由前述的函數(shù)計(jì)算得到的Θ，能夠求得實(shí)際的反射板12的位置。還有，也能夠不將Θ和位置的關(guān)系存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，而將使Θ由反射面sa的寬度w的函數(shù)加以了換算的X = w· Θ/^和位置的關(guān)系存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，根據(jù)該X的值來(lái)求得位置。在圖5A 5C中，示出了使用圖2B的光接收元件16時(shí)的結(jié)果，這一情況下，如來(lái)自光接收元件16的光接收部16a的輸出、在中點(diǎn)電位為O時(shí)的輸出A，來(lái)自光接收部16b的輸出、在中點(diǎn)電位為O時(shí)的輸出B所示，能夠得到在兩者之間、產(chǎn)生90度的相位差的波形的輸出。然后，若基于這一輸出A和B，通過(guò)微型電子計(jì)算機(jī)構(gòu)成的運(yùn)算機(jī)構(gòu)(參照?qǐng)D1)，與圖I的示例同樣地進(jìn)行b= (A-B)/(A+B)和a= (A+B)/(A-B)的運(yùn)算，則如圖5C所示，能夠得到由a、b構(gòu)成的直線(xiàn)性得以維持的三角波形。圖6是重疊示出第一實(shí)施例的光接收元件8的輸出和線(xiàn)性值運(yùn)算輸出，運(yùn)算值a、b成為相對(duì)于反射板12的移動(dòng)距離(檢測(cè)位置)依次反復(fù)的三角波形。在該例中，I個(gè)三角波形相當(dāng)于O. 3mm的移動(dòng)距離。在該例中，三角波形以O(shè). 3mm的周期反復(fù)，因此例如O. 15mm(底部Dl)的運(yùn)算值和O. 45mm(底部D2)的運(yùn)算值是相同的值，不能直接判定反射板位于哪個(gè)位置。因?yàn)樵撝芷谛裕谖恢肵和(x+0. 3)mm的位置上運(yùn)算結(jié)果相同。但是,在O O. 3mm,運(yùn)算值a或b與反射板的位置一一對(duì)應(yīng)，因此通過(guò)考慮頂點(diǎn)、底部的通過(guò)次數(shù)，能夠由運(yùn)算值判斷位置。S卩，反射板12在移動(dòng)中的信號(hào)的獲取和運(yùn)算始終進(jìn)行。因此，統(tǒng)計(jì)反射板底部通過(guò)的次數(shù)，并使之保持，從而以下式進(jìn)行計(jì)算并判斷當(dāng)前位置=(運(yùn)算值a所對(duì)應(yīng)的位置(O. 3mm以?xún)?nèi)))+ (信號(hào)周期(O. 3mm) X統(tǒng)計(jì)數(shù))。頂點(diǎn)Ul、U2…和底部Dl、D2…是信號(hào)A、
B的正負(fù)切換的點(diǎn)，底部是信號(hào)A從正切換到負(fù)或從負(fù)切換到正的點(diǎn)，頂點(diǎn)是信號(hào)B從正切換到負(fù)或從負(fù)切換到正的點(diǎn)。該信號(hào)切換的判定，也能夠通過(guò)如下方式檢測(cè)，即能夠由以零點(diǎn)作為基準(zhǔn)的模擬比較電路進(jìn)行檢測(cè)，作為數(shù)字轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值在處理器內(nèi)進(jìn)行正負(fù)的判定。因此，將本實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置應(yīng)用于具有變焦功能的相機(jī)模組時(shí)，如果在使用結(jié)束后或開(kāi)始時(shí)使透鏡返回原點(diǎn)(收納有變焦透鏡的狀態(tài))，則在使用變焦功能時(shí)，透鏡遵循變焦操作而移動(dòng)的量能夠根據(jù)統(tǒng)計(jì)的累積值得以了解，通過(guò)使變焦操作結(jié)束時(shí)的統(tǒng)計(jì)的累積值存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器等之中，能夠了解當(dāng)前的透鏡的位置。另外，通過(guò)使反射板12的反射面sa的形狀只在終端部加以寬闊等來(lái)改變尺寸，只在終端部使光接收元件8、16 18的輸出波形成為不同的形狀，也能夠了解透鏡達(dá)到最大可移動(dòng)位置。另外在本發(fā)明中，由于能夠增加大移動(dòng)物體的移動(dòng)距離所對(duì)應(yīng)的a、b的變化量(每移動(dòng)單位的變化)，所以可以進(jìn)行非常高分辨率的位置檢測(cè)。即，在需要進(jìn)行更高分辨率的檢測(cè)時(shí)，在圖6的運(yùn)算值波形中，通過(guò)最恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)使運(yùn)算值a、b的變化量變大這樣的光接收?qǐng)D案(2個(gè)光接收部的形狀、尺寸、配置等)及反射板12的構(gòu)成(反射面和非反射面的寬度等)，使光接收部輸出波長(zhǎng)的上升和下降的傾斜角度變大即可。其結(jié)果是，反射型光敏器件9的2個(gè)輸出信號(hào)運(yùn)算值a、b的梯度(移動(dòng)距離所對(duì)應(yīng)的a、b的值的變化量)變大，能夠得到高分辨率。還有，在該圖6中，使用運(yùn)算值a、b時(shí)，設(shè)定上下的閾值Cpd1，通過(guò)使用該閾值C1和Cl1之間的運(yùn)算值a、b，也能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)精度的提高。在圖7中表示的是來(lái)自光接收部17a的輸出D，以該光接收部17a作為第一實(shí)施方式中2個(gè)光接收部的光接收區(qū)域的一部分加以遮蔽時(shí)[圖2C、2D]的光接收部17a、17b、18a、18b的代表,這種情況下,如圖示,若與圖2A的示例A’進(jìn)行比較,則能夠確認(rèn)到在頂點(diǎn)和底部側(cè)而輸出波形的直線(xiàn)性的改善。即，如圖2C、2D，光接收部17a、17b、18a、18b的光接收區(qū)域的一部分由遮光反射膜19、20遮擋，成為從光接收部的反射部移動(dòng)方向的中心部起越朝向兩端而單位長(zhǎng)度的面積越寬的光接收區(qū)域，即，從而能夠使輸出波形的極值鄰域的傾斜度的直線(xiàn)性提高。在圖8A 8B中表示第二實(shí)施例的構(gòu)成，該第二實(shí)施例不是進(jìn)行線(xiàn)性值運(yùn)算，而是進(jìn)行長(zhǎng)距離檢測(cè)。即，如圖8B所示，在輸出波形的極值鄰域(頂點(diǎn)/底部部分)的由虛線(xiàn)以橢圓狀標(biāo)記的部分，輸出信號(hào)的變化小，不能進(jìn)行正確的位置檢測(cè)，但如果除去這部分，則具有直線(xiàn)性，因此，利用該直線(xiàn)部分來(lái)檢測(cè)位置。即，只用I個(gè)光接收部的信號(hào)不能進(jìn)行連續(xù)性的位置檢測(cè)，但如圖8A所示，設(shè)置2個(gè)光接收部8a、8b，通過(guò)使與信號(hào)SI相位不同的信號(hào)S2以相位差例如錯(cuò)開(kāi)90左右得到的方式進(jìn)行配置，由此，通過(guò)交替利用兩信號(hào)S1、S2的直線(xiàn)部分，就能夠檢測(cè)位置。這種情況下，兩個(gè)光接收部8a、8b的相位差不必為90度，但兩方的信號(hào)SI、S2的極值部分不重疊，一方的信號(hào)SI的極值部分被另一方的信號(hào)S2的直線(xiàn)部分覆蓋，如此使相位錯(cuò)開(kāi)。關(guān)于此例的位置檢測(cè)的方法，邊參照?qǐng)DSB邊進(jìn)行說(shuō)明。預(yù)先設(shè)定在信號(hào)S1、S2表示能夠取得直線(xiàn)性的范圍的閾值d2 (下限)、c2 (上限)。然后，在圖SB所示的el的變化中，以信號(hào)SI進(jìn)行位置檢測(cè)，如果信號(hào)SI達(dá)到上限閾值c2，則利用S2進(jìn)行位置檢測(cè)(e2)。同樣，如果信號(hào)S2的輸出達(dá)到上限閾值c2，則利用信號(hào)SI的輸出進(jìn)行位置檢測(cè)(e3)。同樣，如果信號(hào)SI達(dá)到下限閾值d2，則切換到信號(hào)S2的輸出進(jìn)行位置檢測(cè)，通過(guò)同樣反復(fù)，即使是長(zhǎng)距離也能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)。在該例中，如果2個(gè)光接收部8a、8b的位置確定，則該檢測(cè)位置和信號(hào)的輸出值的關(guān)系也始終一定，預(yù)先存儲(chǔ)2個(gè)信號(hào)的輸出值和距離的關(guān)系，2
個(gè)信號(hào)SI、S2幾次通過(guò)上限閾值c2和下限閾值d2借助加法電路加以統(tǒng)計(jì)，即使是長(zhǎng)距離也能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)。還有，關(guān)于是否超過(guò)閾值，也能夠借助以閾值作為基準(zhǔn)的比較電路或根據(jù)處理器內(nèi)的數(shù)字值的比較的檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。據(jù)此，不需要用于線(xiàn)性值運(yùn)算的運(yùn)算機(jī)構(gòu)，可以在簡(jiǎn)單的構(gòu)成下實(shí)施位置檢測(cè)。在上述實(shí)施例中，說(shuō)明的是將光接收元件8、16 18的光接收區(qū)域分割成2個(gè)的例子，但也可以將這些光接收元件的光接收區(qū)域分割成3個(gè)以上，在第一實(shí)施例中，基于3個(gè)以上的輸出實(shí)施線(xiàn)性值運(yùn)算，在第二實(shí)施例中，通過(guò)將3個(gè)以上的輸出加以累積，也可以在高分辨率下進(jìn)行長(zhǎng)距離的位置檢測(cè)。接下來(lái)，對(duì)于第三實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。在上述實(shí)施例中進(jìn)行線(xiàn)性值運(yùn)算時(shí)，需要進(jìn)行以來(lái)自光接收部的輸出信號(hào)的中點(diǎn)電位為基準(zhǔn)的運(yùn)算處理，但是，因?yàn)楣饷羝骷?的輸出電壓具有溫度依存性，所以溫度變化等而使中點(diǎn)電位的水平發(fā)生變化，若在中點(diǎn)電位發(fā)生了偏移(變動(dòng))的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)算處理，則根據(jù)運(yùn)算結(jié)果得到的值和距離的關(guān)系的線(xiàn)性崩潰。另外，上述中點(diǎn)電位，是通過(guò)計(jì)算在光敏器件9的2個(gè)光接收部8a和8b各自的輸出A和輸出B中使各自的Peak值和Bottom值相加后的值的1/2，求得輸出A、輸出B各自的中點(diǎn)電位，將該中點(diǎn)電位用于各自輸出的偏移值(DC電平的變化量)，分別校正中間電位，由此，用于得到正常的線(xiàn)性的條件成立。但是，由于周?chē)鷾囟鹊募眲∽兓鹊囊?，在反射型光敏器?的輸出信號(hào)產(chǎn)生突變時(shí)，由于時(shí)機(jī)選擇，會(huì)發(fā)生作為運(yùn)算式本來(lái)應(yīng)該提供的中點(diǎn)電位(例如O)無(wú)法作為正常的值獲取，結(jié)果是存在線(xiàn)性失敗的可能性。因此，在第三實(shí)施例中，計(jì)算中間電位，基于此進(jìn)行線(xiàn)性值運(yùn)算。在圖9和圖IOA IOB中，表示第三實(shí)施例的位置檢測(cè)裝置的構(gòu)成，在該實(shí)施例中，配置有與第一實(shí)施例同樣的反射板12 (wl = w2 = w)，設(shè)有具有發(fā)光元件7和光接收元件24的反射型光敏器件9。即，該反射型光敏器件9，由與第一實(shí)施例同樣的構(gòu)造構(gòu)成，配置有光接收元件24代替光接收元件8。在該光接收元件24上，也如圖IOA所示，形成有使光接收區(qū)域按照在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向100上成為各自不同的區(qū)域的方式分割后的3個(gè)光接收部24a、24b、24c，這3個(gè)光接收部24a、24b、24c各自的中心部的間隔，按照通過(guò)使各自輸出達(dá)到90度的相位差而使來(lái)自電傳感器9的3個(gè)輸出信號(hào)(A C)成為例如相對(duì)于基準(zhǔn)信號(hào)(O度輸出A)延遲90度(輸出B)和180度(輸出C)的相位角的關(guān)系的方式設(shè)計(jì)。另外，還具有接收來(lái)自上述3個(gè)光接收部24a、24b、24c的輸出的緩沖放大器25a、25b、25c，根據(jù)該放大器25a、25b、25c的輸出求得檢測(cè)信號(hào)的中點(diǎn)電位且進(jìn)行線(xiàn)性值運(yùn)算的運(yùn)算機(jī)構(gòu)(MPU)26。作為該運(yùn)算機(jī)構(gòu)26的線(xiàn)性值運(yùn)算，能夠適用的是，使b = (A-B)/(A+B)和a = (A+B) / (A-B)的運(yùn)算,或使其輸出近似于正弦波的曲線(xiàn)，以Θ = arctan (B/A)求得信號(hào)的相位角Θ的運(yùn)算等，這與第一實(shí)施例相同。這時(shí)，中點(diǎn)電位通過(guò)使放大器25a和放大器25c相加所得到的值偏移到O而求得。在圖IOB中，表示替換上述 光接收元件24的其他構(gòu)成例，圖IOB的光接收元件28，是使在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向100上呈細(xì)長(zhǎng)的光接收區(qū)域的3個(gè)光接收部28a、28b、28c以其一部分重疊的狀態(tài)在與移動(dòng)方向100垂直的方向上配置的元件。還有，在上述光接收部24a、24b、24c和光接收部28a、28b、28c中，也能夠設(shè)置圖2C、2D中說(shuō)明的遮光反射膜19。第三實(shí)施例由以上結(jié)構(gòu)構(gòu)成，根據(jù)這一構(gòu)成，能夠得到圖11A、11B、圖12A、12B所示的結(jié)果。即，在圖IlA所示的第三實(shí)施例的構(gòu)成中，如圖IlB所示，能夠從光接收元件24的光接收部24a得到輸出A’，從光接收部24b得到輸出B’，從光接收部24c得到輸出C’，這些輸出形成按其相位角相對(duì)于輸出A’(O度)而輸出B’延遲90度、輸出C’延遲180度的波形。然后，基于該輸出A’ C’，將中點(diǎn)電位成為O的輸出分別作為A、B、C，以運(yùn)算機(jī)構(gòu)26進(jìn)行與前述同樣的線(xiàn)性值運(yùn)算。即，基于有180度相位差的上述輸出C’，運(yùn)用D=(A’ +0/2計(jì)算中點(diǎn)電位D，并且基于使中點(diǎn)電位為O時(shí)的輸出A和B，與第一實(shí)施例同樣，進(jìn)行 b = (A-B)/(A+B)和 a = (A+B)/(A-B)的運(yùn)算。根據(jù)該線(xiàn)性值運(yùn)算，如圖12A所示，能夠得到有線(xiàn)性度的上傾斜部a和下傾斜部b重復(fù)的三角波形。而且，在第三實(shí)施例中，因?yàn)橛?jì)算出上述中點(diǎn)電位D，所以即使在有溫度變化時(shí)，線(xiàn)性值運(yùn)算中的中點(diǎn)電位(實(shí)施例中為0V)也不會(huì)變動(dòng)，而且保持一定，具有能夠得到正確的運(yùn)算值這一優(yōu)點(diǎn)，其詳情后述。還有，根據(jù)上述運(yùn)算式，如第一實(shí)施例也說(shuō)明的，光敏器件9的溫度特性也可以完全消除，因此，不需要設(shè)置以電熱調(diào)節(jié)器監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)溫度并加以反饋的電路、和特別的溫度特性消除電路。另外，如圖12A所示，第三實(shí)施例其設(shè)計(jì)方式為，在反射板12中，使反射面sa的寬度為O. 3mm，使非反射面Sb的寬度為O. 3mm,以雙方O. 6mm的移動(dòng)，得到反射型光敏器件9的輸出信號(hào)波形的I個(gè)周期量。即，在信號(hào)波形的I個(gè)周期量中能夠檢測(cè)O. 6mm的移動(dòng)。在圖13A 13B中示出，在第三實(shí)施例中、作為其他的線(xiàn)性值運(yùn)算使用以Θ =arctan(B/A)求得信號(hào)的相位角Θ的運(yùn)算式時(shí)的結(jié)果。如上述，在求得線(xiàn)性值的運(yùn)算中，也有使用Θ = arctan(B/A)的方法，輸出信號(hào)的相位角設(shè)為Θ時(shí)，通過(guò)取該Θ和反射板12的位置(坐標(biāo))的相互關(guān)聯(lián)，能夠檢測(cè)移動(dòng)光敏器件9的發(fā)光/光接收面?zhèn)鹊姆瓷浒?2的移動(dòng)距離。該Θ和反射板12的坐標(biāo)的關(guān)系，如圖13B所示。在該例中，例如也是以由O. 3mm的反射面sa和O. 3mm的非反射面sb構(gòu)成的反射板12的O. 6mm的移動(dòng),能夠得到光敏器件9的輸出信號(hào)I個(gè)周期量，在此情況下，因?yàn)榉瓷浒?2的移動(dòng)O. 6mm =輸出信號(hào)的相位角360度的關(guān)系式成立，所以通過(guò)計(jì)算該相位角Θ，可以進(jìn)行移動(dòng)物體的位置檢測(cè)。接下來(lái),通過(guò)圖14A 14B說(shuō)明計(jì)算中點(diǎn)電位時(shí)的效果。
在第三實(shí)施例的運(yùn)算中，由輸出信號(hào)A、B的運(yùn)算得到線(xiàn)性值，但各運(yùn)算式所使用的輸出信號(hào)a、b的值不是絕對(duì)值，是相對(duì)于上述中點(diǎn)電位D的相對(duì)值。S卩，為了通過(guò)上述線(xiàn)性值運(yùn)算進(jìn)行位置檢測(cè)，如果未在為了得到各輸出電壓使之同步且始終使輸出信號(hào)的中點(diǎn)電位為O之狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)算，則位置檢測(cè)所需要的線(xiàn)性崩潰。一般來(lái)說(shuō)，反射型光敏器件9的輸出電壓根據(jù)制品而存在個(gè)體差異，也根據(jù)光敏器件的偏壓條件變化。另外，由于光敏器件具有溫度依存性，所以輸出信號(hào)的中點(diǎn)電位D的值不是固定值。為了總是正確地獲得該中點(diǎn)電位D，以外部的LSI等監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)A’、B’的振幅，通過(guò)使用該監(jiān)控值的運(yùn)算式A’ /2 = B’ /2 = D求得中點(diǎn)電位D的值，進(jìn)行A = A’ -D和B = B’ -D的計(jì)算即可，但出于某種要因，導(dǎo)致急劇的溫度變化和裝置內(nèi)偏壓變動(dòng)等發(fā)生時(shí)，因時(shí)機(jī)選擇沒(méi)有提供正確的中點(diǎn)電位D，瞬間性地從運(yùn)算值得到的結(jié)果成為如圖14B的E那樣線(xiàn)性崩潰的波形的可能性存在。圖14B中，輸出信號(hào)的振幅從本來(lái)的-I +1向O. 5 2. 5變動(dòng)，不管中點(diǎn)電位是否向I. 5V移動(dòng)，都進(jìn)行上述(A-B)/(A+B)，(A+B)/(A-B)的運(yùn)算，其結(jié)果輸出了波形E的運(yùn)·算值。由其結(jié)果可知，為了不發(fā)生系統(tǒng)失敗，總是得到穩(wěn)定的線(xiàn)性，能夠與輸出信號(hào)A、B的檢測(cè)同步地、經(jīng)常監(jiān)測(cè)中點(diǎn)電壓D的值即可。圖14A是計(jì)算中點(diǎn)電位D的結(jié)果，通過(guò)該中點(diǎn)電位D的計(jì)算，輸出A、B的中點(diǎn)電位始終設(shè)定為0V，因此運(yùn)算結(jié)果成為線(xiàn)性高、反復(fù)的三角波形。另外，在實(shí)施例中，輸出(信號(hào))C以相對(duì)于A前進(jìn)180度相位角的方式設(shè)計(jì)，因此A和C的半值、即D = (A+C) /2，無(wú)關(guān)輸出A、B、C的變動(dòng)，通常表示各輸出信號(hào)的中點(diǎn)電位D。即，該中點(diǎn)電位D的計(jì)算，如上述，也能夠以D = (Amax-Amin)/2 = B(Bmax-Bmin)/2的運(yùn)算式進(jìn)行,但使用有180度相位差的A和C的方法，可正確地進(jìn)行中點(diǎn)電位D的計(jì)算。然后，基于同時(shí)得到的輸出A、B、C，以運(yùn)算機(jī)構(gòu)26進(jìn)行該D = (A+C)/2的運(yùn)算，在線(xiàn)性值運(yùn)算中通?？梢源_保線(xiàn)性。根據(jù)上述第三實(shí)施例，具有的優(yōu)點(diǎn)是，在光敏器件9具有溫度依存性時(shí)，由于急劇的溫度變化導(dǎo)致來(lái)自光敏器件9的輸出信號(hào)產(chǎn)生變動(dòng)等這樣的情況下，即使中點(diǎn)電位水平變化，也不會(huì)對(duì)由運(yùn)算式得到的線(xiàn)性特性產(chǎn)生影響。產(chǎn)業(yè)上的可行性本發(fā)明作為以高分辨率進(jìn)行長(zhǎng)距離檢測(cè)的位置檢測(cè)裝置等，能夠適用于例如需要高倍率變焦的數(shù)碼靜態(tài)相機(jī)、單鏡頭反光相機(jī)、可攜式攝像機(jī)、CCTV等長(zhǎng)距離檢測(cè)用致動(dòng)器
坐寸O
權(quán)利要求
1.一種位置檢測(cè)用傳感器，其中，具備 反射部，其在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向交替排列有反射面和非反射面； 反射型光敏器件，其與該反射部相對(duì)地設(shè)置，具有發(fā)光元件和光接收元件，該發(fā)光元件朝著該反射部的方向發(fā)光，該光接收元件接收由所述反射部反射的光； 所述反射型光敏器件的光接收元件設(shè)有多個(gè)光接收部，該多個(gè)光接收部在所述移動(dòng)物體的移動(dòng)方向上具有各自不同的光接收區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的位置檢測(cè)用傳感器，其中， 所述反射型光敏器件的光接收元件的光接收部，按照在反射部移動(dòng)方向的從所述光接收部的中心部起越朝向兩端、單位長(zhǎng)度的光接收區(qū)域的面積越寬的方式形成，以使檢測(cè)輸出隨著所述移動(dòng)物體的移動(dòng)量進(jìn)行直線(xiàn)性地變化，或者，所述發(fā)光元件的發(fā)光部，按照在反射部移動(dòng)方向的從所述發(fā)光元件的中心部起越朝向兩端、單位長(zhǎng)度的面積越寬的方式形成，以使檢測(cè)輸出隨著所述反射部的移動(dòng)量進(jìn)行直線(xiàn)性地變化。
3.—種位置檢測(cè)裝置，其中，具有 權(quán)利要求I所述的位置檢測(cè)用傳感器； 運(yùn)算機(jī)構(gòu)，其根據(jù)來(lái)自所述多個(gè)光接收部的信號(hào)，進(jìn)行加、減、除及函數(shù)計(jì)算的至少一種運(yùn)算，使通過(guò)該運(yùn)算得到的值和所述反射部的位置的關(guān)系得以線(xiàn)性化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置檢測(cè)裝置，其中， 還具有中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其按照在從所述多個(gè)光接收部之中的2個(gè)所分別得到的輸出值與所述反射部的位置的關(guān)系下、使該反射部的位置變化所對(duì)應(yīng)的所述輸出值的變化的中點(diǎn)電位成為O的方式，使所述輸出值平行移動(dòng)，在該中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)所轉(zhuǎn)換的所述2個(gè)光接收部各自的輸出值設(shè)為A、B時(shí)，所述運(yùn)算機(jī)構(gòu) 在A 彡 0、B3 0*A<0、B<0 時(shí)，進(jìn)行(A-B) / (A+B)的運(yùn)算， 在A彡0、B<0或Α<0、Β彡O時(shí)，進(jìn)行(A+B) / (A-B)的運(yùn)算。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置檢測(cè)裝置，其中， 所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)還具有在表示從所述多個(gè)光接收部之中的2個(gè)所分別得到的所述反射部的位置和所述光接收部各自的輸出值的關(guān)系的曲線(xiàn)中、作為能夠得到該曲線(xiàn)的線(xiàn)形性的臨界之右上升曲線(xiàn)的上限和右下落曲線(xiàn)的下限的閾值的設(shè)定機(jī)構(gòu)；達(dá)到該上限和下限的閾值的到達(dá)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)， 并且，根據(jù)由該統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)和輸出，進(jìn)行移動(dòng)物體的位置檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位置檢測(cè)裝置，其中， 還具有在從所述多個(gè)光接收部之中的2個(gè)所分別得到的輸出值和所述反射部的位置的關(guān)系、通過(guò)使用距基準(zhǔn)位置的距離所對(duì)應(yīng)的相位角Θ而各自以sin0的曲線(xiàn)加以近似下，按照所述各自的sin Θ的曲線(xiàn)的中點(diǎn)電位成為O的方式進(jìn)行平行移動(dòng)的中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)， 按照使所述2個(gè)信號(hào)的相位差為90度的方式形成所述2個(gè)光接收部，由所述中點(diǎn)電位轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)進(jìn)行了平行移動(dòng)的所述2個(gè)光接收部各自的輸出值設(shè)為A、B且相位前進(jìn)90度一側(cè)的輸出值設(shè)為A，所述運(yùn)算機(jī)構(gòu)進(jìn)行Θ = arctan(B/A)的運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求3 6中任一項(xiàng)所述的位置檢測(cè)裝置，其中， 所述多個(gè)光接收部具有第三光接收部，按照使該第三光接收部的輸出和所述2個(gè)光接收部之一的光接收部的輸出達(dá)到180度相位差的方式，形成所述第三光接收部，并且，通過(guò)對(duì)于具有該180度的相位差的2個(gè)光接收部的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算，來(lái)計(jì)算所述中點(diǎn)電位的中點(diǎn)電位計(jì)算機(jī)構(gòu)被形成。
8.—種位置檢測(cè)方法 ，其特征在于， 在移動(dòng)物體上，固定有使反射面和非反射面以各自相同的寬度沿著所述移動(dòng)物體的移動(dòng)方向交替排列的反射部；與該反射部相對(duì)地設(shè)置、且具有發(fā)光元件和光接收元件的反射型光敏器件，按照沿著所述移動(dòng)物體的移動(dòng)方向而具有各不相同的多個(gè)光接收部的方式形成該反射型光敏器件的光接收元件；并且，通過(guò)對(duì)于伴隨所述移動(dòng)物體的移動(dòng)而變化的所述多個(gè)光接收部的輸出進(jìn)行運(yùn)算處理，檢測(cè)所述移動(dòng)物體的位置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供一種使用了反射型光敏器件的且小型、廉價(jià)并也能在10mm左右以上的長(zhǎng)距離下進(jìn)行檢測(cè)的位置檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法。其中，將反射面(sa)和非反射面(sb)在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向上交替排列的反射板(12)設(shè)置在移動(dòng)物體上；在反射型光敏器件(9)的光接收元件(8)上，設(shè)置例如2個(gè)光接收元件(8a、8b)，其在移動(dòng)物體的移動(dòng)方向上具有各自不同的光接收區(qū)域；輸出從這2個(gè)光接收部(8a、8b)得到的輸出信號(hào)，對(duì)于這2個(gè)輸出信號(hào)實(shí)施進(jìn)行加、減、除或函數(shù)計(jì)算的至少一項(xiàng)運(yùn)算，來(lái)檢測(cè)移動(dòng)物體的位置。
文檔編號(hào)G01D5/32GK102879023SQ201210238559
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者大野文昭, 福井和人 申請(qǐng)人:新日本無(wú)線(xiàn)株式會(huì)社