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JP2012093302A - Position detecting device using reflection type photosensor - Google Patents

Position detecting device using reflection type photosensor Download PDF

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JP2012093302A
JP2012093302A JP2010242390A JP2010242390A JP2012093302A JP 2012093302 A JP2012093302 A JP 2012093302A JP 2010242390 A JP2010242390 A JP 2010242390A JP 2010242390 A JP2010242390 A JP 2010242390A JP 2012093302 A JP2012093302 A JP 2012093302A
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JP
Japan
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photosensor
light emitting
light
reflective
light receiving
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Pending
Application number
JP2010242390A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumiaki Ono
文昭 大野
Kazuto Fukui
和人 福井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detecting device using a reflection type photosensor in which a position sensing not less than 1 mm can be favorably conducted and detection at high resolution is possible by using a simple and small-sized constitution without using a magnetic sensor or a large-sized magnet.SOLUTION: A position detecting device is provided with a reflection type photosensor 7 having a light-emitting device 9 and a light receiving element 10 and a reflection board 8 in which a shape having an acclivity Ka and a declivity Kb with respect to the direction of movement. In the light receiving element 10, a light receiving region which increases in area per unit length from the center portion in the moving direction to both ends is provided in order that the detection output changes linearly in accordance with the travel of the reflection board 8, and the reflection board 8 is arranged such that it moves in a direction almost parallel to the light emitting/receiving surface Sand almost perpendicular to the direction connecting the light-emitting device 9 to the light receiving element 10. Thereby, linearity is obtained in a long distance and detection at high resolution can be conducted.

Description

本発明は反射型フォトセンサを用いた位置検出装置、特にカメラ等の装置内の移動物の位置検出を行うための装置に関する。   The present invention relates to a position detection device using a reflective photosensor, and more particularly to a device for detecting the position of a moving object in a device such as a camera.

従来から、例えば各種のカメラ、ズーム機能カメラ付き携帯電話等では、各種のアクチュエータを使用してレンズを駆動しており、この可動レンズ等の位置を把握するために位置検出装置(センサ)が用いられる。   Conventionally, for example, various cameras, mobile phones with zoom function cameras, etc., use various actuators to drive the lens, and a position detection device (sensor) is used to grasp the position of the movable lens or the like. It is done.

例えば、フォーカスレンズの位置及び移動量の検出装置としては、ステッピングモータ方式においてパルス発生器を用いるタイプや、ピエゾモータ方式において磁気センサ或いは光センサを用いてアナログ的に変化量を検出するタイプがあり、前者の例としては特開平04−9712号公報(文献1)等が挙げられ、後者の例としては特開平05−45179号公報(文献2)、特開2002−357762号公報(文献3)等が挙げられる。   For example, as a detection device for the position and movement amount of the focus lens, there are a type that uses a pulse generator in a stepping motor system and a type that detects a change amount in an analog manner using a magnetic sensor or an optical sensor in a piezo motor system. Examples of the former include Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-9712 (Reference 1), and examples of the latter include Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-45179 (Reference 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-357762 (Reference 3). Is mentioned.

例えば、デジタルスチールカメラにおいては、これまでステッピングモータ方式が主流であったが、動画撮影時の音声ノイズの発生回避やアプリケーションの小型化のため、近年ではピエゾモータ方式が利用されるようになっている。このデジタルスチールカメラのアプリケーションに要求される位置検出として必要な距離範囲は、仕様にもよるが、一般的に5mm以上である。   For example, in digital still cameras, the stepping motor method has been the mainstream until now, but in recent years the piezo motor method has been used in order to avoid the generation of audio noise during movie shooting and to reduce the size of applications. . The distance range required for position detection required for the application of this digital still camera is generally 5 mm or more although it depends on the specification.

また、ピエゾモータ方式においては、近年、カメラ機能付き携帯電話のオートフォーカスレンズの位置検出の用途として位置検出装置が組み込まれており、この場合のアプリケーションに要求される位置検出として必要な移動距離範囲は、0.7mm程度あれば十分とされている。   In addition, in the piezo motor system, in recent years, a position detection device has been incorporated for the purpose of detecting the position of an autofocus lens of a mobile phone with a camera function, and the movement distance range required for position detection required in this case is as follows. About 0.7 mm is sufficient.

一方、位置検出装置として、反射型フォトセンサを用いたものが採用され、この反射型フォトセンサは、非接触で物体の有無の検出を行うだけでなく、位置及び移動量等のアナログ量の検出を行うことができる光センサである。この反射型フォトセンサを用いた位置検出装置では、例えば自動焦点カメラにおけるフォーカスレンズ位置の検出等が行われており、この位置検出や移動量検出の性能を向上させた例としては、特開2006−173306号公報(文献4)、特開2007−203698号公報(文献5)等の技術がある。また、反射型フォトセンサを用いたもので、出力信号の直線性を向上させた例として、特開2009−38321号公報(文献6)に示されるものがある。   On the other hand, as a position detection device, a device using a reflective photosensor is adopted. This reflective photosensor not only detects the presence or absence of an object in a non-contact manner, but also detects an analog amount such as a position and a movement amount. It is an optical sensor that can perform the above. In this position detection apparatus using a reflection type photosensor, for example, detection of a focus lens position in an autofocus camera is performed. As an example of improving the position detection and movement amount detection performance, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-2006. There are techniques such as JP-173306 (reference 4) and JP-A-2007-203698 (reference 5). In addition, an example in which the linearity of the output signal is improved by using a reflective photosensor is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-38321 (Document 6).

図9には、従来の一般的な反射型フォトセンサを用いた位置検出装置が示され、図10には、反射型フォトセンサの構成が示されている。図10において、反射型フォトセンサ1は、遮光壁2で隔てられた2ヶ所の凹部を有し、一方の凹部に発光素子3、他方の凹部に受光素子4が配置された構成となっている。   FIG. 9 shows a position detection apparatus using a conventional general reflection type photosensor, and FIG. 10 shows a configuration of the reflection type photosensor. In FIG. 10, the reflective photosensor 1 has two concave portions separated by a light shielding wall 2, and has a configuration in which the light emitting element 3 is disposed in one concave portion and the light receiving element 4 is disposed in the other concave portion. .

そして、図9に示されるように、フォトセンサ1の発光/受光面S側に、この発光/受光面Sに平行で、かつ発光素子3と受光素子4を結ぶ線方向に移動するように、反射板5が配置される。このような構成によれば、発光素子3からの光は反射板5で反射されて受光素子4へ入力され、その受光量によって反射板5の位置や移動距離が検出される。 Then, as shown in FIG. 9, the light emitting / light receiving surface S L side of photo sensor 1 so as to move parallel to the light-emitting / light receiving surface S L, and the linear direction connecting the light emitting element 3 and light receiving element 4 In addition, the reflector 5 is disposed. According to such a configuration, the light from the light emitting element 3 is reflected by the reflecting plate 5 and input to the light receiving element 4, and the position and moving distance of the reflecting plate 5 are detected based on the amount of received light.

図11には、従来の反射型フォトセンサにおける移動距離の検出結果[反射板移動距離−フォトセンサの出力電流の相対出力(Io)]が示されており、この例の場合は、0.8mm〜1.5mmの距離、即ち約0.7mmの間で、直線的な特性が得られている。このような反射型フォトセンサによる位置検出装置は、一般に、ピエゾモータ方式のフォーカスレンズの位置検出等で、移動範囲が0.7mm程度となる場合に使用される。   FIG. 11 shows the detection result of the moving distance in the conventional reflective photosensor [reflector moving distance−relative output (Io) of the output current of the photosensor]. In this example, 0.8 mm Linear characteristics are obtained at a distance of ˜1.5 mm, i.e. about 0.7 mm. Such a position detection device using a reflective photosensor is generally used when the movement range is about 0.7 mm, for example, for detecting the position of a piezo motor type focus lens.

特開平04−9712号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-9712 特開平05−45179号公報JP 05-45179 A 特開2002−357762号公報JP 2002-357762 A 特開2006−173306号公報JP 2006-173306 A 特開2007−203698号公報JP 2007-203698 A 特開2009−38321号公報JP 2009-38321 A

しかしながら、デジタルスチールカメラ、ズーム機能カメラ付き携帯電話、一眼レフカメラやカムコーダ等、ズーム機能が搭載されたカメラモジールのレンズ位置検出等では、5mm〜10mm程度の長距離範囲の位置検出が必要なため、上述の反射型フォトセンサを用いた装置を使用することは困難であった。   However, in the case of detecting the lens position of a camera module equipped with a zoom function, such as a digital still camera, a mobile phone with a zoom function camera, a single-lens reflex camera or a camcorder, position detection in a long distance range of about 5 mm to 10 mm is necessary. It has been difficult to use an apparatus using the above-described reflective photosensor.

一方、長距離検出が必要なアプリケーションについては、発生するパルス数のカウントに応じ、固有の回転角ずつ回転させるステッピングモータ方式の採用が一般的であるが、モータが連続回転ではないために回転時の騒音が大きく、この騒音が動画撮影時の音声ノイズの発生に繋がってしまうという問題がある。   On the other hand, for applications that require long-distance detection, it is common to use a stepping motor system that rotates by a specific rotation angle according to the count of the number of pulses that are generated. There is a problem that this noise is large, and this noise leads to the generation of audio noise during video shooting.

近年では、高速オートフォーカス機能を持たせること、或いはアプリケーションの小型化を実現させるため、ピエゾモータ方式が採用される機会が多い。しかし、このピエゾモータ方式を使用した距離5mm以上の位置検出は、一般的に複数の磁気センサ(MR素子又はホール素子)とこれらの素子を覆う大きさのマグネットを配置する構成が主流であり、システム自体が大型化していた。また、このような磁気センサ等が搭載されるアプリケーション内に他の磁気を使用するような場合には、磁気かぶり等の影響を受け誤動作する可能性があるという問題がある。   In recent years, in order to provide a high-speed autofocus function or to reduce the size of an application, a piezo motor system is often used. However, for position detection using a piezo motor system with a distance of 5 mm or more, a configuration in which a plurality of magnetic sensors (MR elements or Hall elements) and a magnet that covers these elements is generally used is the mainstream. It was getting bigger. In addition, when other magnetism is used in an application in which such a magnetic sensor or the like is mounted, there is a problem that malfunction may occur due to the influence of magnetic fogging.

また、磁気センサを使用する場合には、各センサの出力をオペアンプを介して又は集積回路内蔵型センサ出力としてADC(アナログデジタルコンバータ)に入力しなければならず、システムを構成するための部品コストが高価になるという問題がある。   In addition, when using a magnetic sensor, the output of each sensor must be input to an ADC (analog-digital converter) via an operational amplifier or as an integrated circuit built-in sensor output, and the component costs for configuring the system There is a problem that becomes expensive.

更に、図9の構成で、1mm以上の長い距離を1つの反射型フォトセンサ1のみで検出する場合、必然的に発光素子3のサイズを大きくしなければならず、受光素子側においては、必要検出距離以上の受光領域を確保するダイスを搭載することから、フォトセンサ1の外形サイズが大きくなり、部品コストも大幅に増加するという問題がある。   Furthermore, in the configuration of FIG. 9, when a long distance of 1 mm or more is detected by only one reflective photosensor 1, the size of the light emitting element 3 must be increased, which is necessary on the light receiving element side. Since a die that secures a light receiving area that is equal to or greater than the detection distance is mounted, there is a problem in that the outer size of the photosensor 1 is increased and the cost of components is significantly increased.

また、反射型フォトセンサ1を用いた位置検出装置では、長い距離の検出が可能になると共に、分解能も高いものが求められる。   In addition, the position detection device using the reflective photosensor 1 is required to be capable of detecting a long distance and having high resolution.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気センサや大型マグネットを用いることなく、簡単かつ小型な構成で、1mm以上の位置センシングが良好にでき、また高い分解能の検出が可能となる反射型フォトセンサを用いた位置検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is to achieve a good position sensing of 1 mm or more with a simple and small configuration without using a magnetic sensor or a large magnet, and with a high resolution. An object of the present invention is to provide a position detection device using a reflective photosensor that can be detected.

上記目的を達成するために、請求項1の発明に係る反射型フォトセンサを用いた位置検出装置は、発光素子及び受光素子を有する反射型フォトセンサと、このフォトセンサの発光/受光面に略平行に所定距離を移動するように配置された反射板又は反射パターンからなり、移動方向に対し上り傾斜及び下り傾斜を有する形状が形成された反射部と、を設け、上記発光素子の発光に基づき上記反射部から反射する光を上記受光素子で受光する上記フォトセンサの出力から上記反射部の移動位置を検出することを特徴とする。
請求項2の発明は、発光素子及び受光素子を有する反射型フォトセンサと、このフォトセンサの発光/受光面に略平行で、かつ上記発光素子と受光素子を結ぶ方向に略垂直となる方向に所定距離を移動するように配置された反射板又は反射パターンからなり、移動方向に対し傾斜を有する形状が形成された反射部と、を備えると共に、上記反射型フォトセンサの上記発光素子に、検出出力が上記反射部の移動量に応じて直線的に変化するように、反射部移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる発光領域を設け、又は上記受光素子に、検出出力が上記反射部の移動量に応じて直線的に変化するように、反射部移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる受光領域を設け、上記発光素子の発光に基づき上記反射部から反射する光を上記受光素子で受光する上記フォトセンサの出力から上記反射部の移動位置を検出することを特徴とする。
請求項3の発明は、上記反射部に、移動方向に対し上り傾斜及び下り傾斜を有する形状を形成したことを特徴とする。
請求項4の発明は、上記反射部に、移動方向に対し上り傾斜と下り傾斜が繰り返される形状を形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a position detection apparatus using a reflective photosensor according to the invention of claim 1 includes a reflective photosensor having a light emitting element and a light receiving element, and a light emitting / receiving surface of the photosensor. A reflection part or a reflection pattern arranged so as to move a predetermined distance in parallel, and having a shape having an ascending slope and a descending slope with respect to the moving direction, and based on light emission of the light emitting element The moving position of the reflection unit is detected from the output of the photosensor that receives light reflected from the reflection unit by the light receiving element.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a reflective photosensor having a light emitting element and a light receiving element, and a direction substantially parallel to a light emitting / receiving surface of the photosensor and substantially perpendicular to a direction connecting the light emitting element and the light receiving element. A reflection portion or a reflection pattern arranged to move a predetermined distance and formed with a shape having an inclination with respect to the moving direction, and is detected by the light emitting element of the reflection type photosensor. A light emitting region having a larger area per unit length from the center to the both ends of the reflecting portion moving direction is provided so that the output changes linearly according to the moving amount of the reflecting portion, or the light receiving element In addition, a light receiving region is provided in which the area per unit length increases toward the both ends from the center of the reflecting portion moving direction so that the detection output changes linearly according to the amount of movement of the reflecting portion. Light-emitting element The light reflected from the reflecting portion based on the light and detecting the moving position of the reflective portion of the output of the photo sensor receiving at the light receiving element.
The invention according to claim 3 is characterized in that the reflecting portion is formed with a shape having an upward inclination and a downward inclination with respect to the moving direction.
The invention of claim 4 is characterized in that the reflecting portion is formed with a shape in which an upward inclination and a downward inclination are repeated with respect to the moving direction.

上記請求項1の構成によれば、例えばカメラの可動レンズ等に反射部(反射板、又は高反射部と遮光部からなる反射パターン)を取り付け、この反射部の移動位置を反射型フォトセンサにて検出することで、可動レンズ等の位置(又は距離)を特定することができる。そして、この検出では、反射部の上り傾斜及び下り傾斜の形状又はこれらの繰返し形状によって反射型フォトセンサの出力が1mm以上の距離において直線性(リニアリティ)を維持することができ、かつ分解能を高くした移動位置の検出が可能となる。   According to the first aspect of the present invention, for example, a reflective part (a reflective plate or a reflective pattern composed of a high reflective part and a light-shielding part) is attached to a movable lens of a camera and the movement position of the reflective part is set to the reflective photosensor. By detecting the position, the position (or distance) of the movable lens or the like can be specified. In this detection, the output of the reflective photosensor can maintain linearity (linearity) at a distance of 1 mm or more, and the resolution can be increased by the shapes of the upward and downward inclinations of the reflecting portion or the repeated shapes thereof. It is possible to detect the moved position.

上記請求項2の構成によれば、反射型フォトセンサとして、検出出力が反射部の移動量に応じて直線的に変化するように、反射部移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる受光領域又は発光領域を設けたものを用い、反射部を、フォトセンサの発光/受光面に略平行で、かつ発光素子と受光素子を結ぶ方向に略垂直となる方向に移動するように配置することにより、1mm以上の距離において直線性が維持された検出出力を得ることができる。この場合、反射部(例えば上り傾斜)の傾斜角度を小さくすることにより、長い距離において直線性を維持することができる。
上記請求項3又は4の構成によれば、分解能の高い検出が行われる。
According to the configuration of the second aspect, as the reflection type photosensor, the unit length increases from the central part in the reflection part moving direction toward both ends so that the detection output changes linearly according to the movement amount of the reflection part. Using a light-receiving area or light-emitting area with a wide area, and the reflecting part being substantially parallel to the light emitting / receiving surface of the photosensor and substantially perpendicular to the direction connecting the light emitting element and the light receiving element By arranging so as to move to, it is possible to obtain a detection output in which linearity is maintained at a distance of 1 mm or more. In this case, linearity can be maintained over a long distance by reducing the inclination angle of the reflecting portion (for example, ascending inclination).
According to the configuration of the third or fourth aspect, detection with high resolution is performed.

本発明の位置検出装置によれば、磁気センサや大型マグネットを用いることなく、簡単かつ小型な構成で、1mm以上或いは5mm以上の長距離範囲に渡って良好なリニア特性の下に位置センシングが可能となり、また、上り傾斜及び下り傾斜の形状、或いはこれらの繰返し形状によって小型で高分解能(高精度)の位置検出が安価に実現できる。従って、デジタルスチールカメラ、ズーム機能カメラ付き携帯電話、一眼レフカメラ、カムコーダ等、ズーム機能が必要なカメラモジュールのレンズ位置検出において、1mm〜10mm程度の長距離の位置検出が可能になるという効果がある。   According to the position detection device of the present invention, position sensing can be performed with good linear characteristics over a long distance range of 1 mm or more or 5 mm or more with a simple and small configuration without using a magnetic sensor or a large magnet. Further, the position detection with a small size and high resolution (high accuracy) can be realized at low cost by the shapes of the upward and downward inclinations or the repeated shapes thereof. Accordingly, in the lens position detection of a camera module that requires a zoom function, such as a digital still camera, a mobile phone with a zoom function camera, a single-lens reflex camera, and a camcorder, it is possible to detect a position over a long distance of about 1 mm to 10 mm. is there.

本発明の第1実施例に係る位置検出装置の構成を示し、図(A)は上面図、図(B)は側面図である。The structure of the position detection apparatus which concerns on 1st Example of this invention is shown, A figure (A) is a top view, A figure (B) is a side view. 第1実施例に係る位置検出装置の各部材の構成を示し、図(A)は反射板の他の例の構成図、図(B)は反射型フォトセンサの構成図である。The structure of each member of the position detection apparatus according to the first embodiment is shown, in which FIG. (A) is a configuration diagram of another example of the reflecting plate, and FIG. (B) is a configuration diagram of the reflective photosensor. 第1実施例の位置検出装置において繰返し傾斜形状を用いた特性例(移動距離−相対出力)を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of a characteristic (movement distance-relative output) using the repeated inclination shape in the position detection apparatus of 1st Example. 第2実施例の位置検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the position detection apparatus of 2nd Example. 第2実施例において傾斜角度3°の反射板を用いた場合の特性例(移動距離−相対出力)を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of a characteristic at the time of using the reflecting plate of inclination-angle 3 degrees in 2nd Example (movement distance-relative output). 第3実施例の位置検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the position detection apparatus of 3rd Example. 第3実施例の位置検出装置において上り傾斜の部分の傾斜角度を変えたときの特性例(移動距離−相対出力)を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of a characteristic (movement distance-relative output) when changing the inclination-angle of the upward inclination part in the position detection apparatus of 3rd Example. 第1実施例の位置検出装置において上り傾斜の部分の傾斜角度を変えたときの特性例(移動距離−相対出力)を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of a characteristic (movement distance-relative output) when changing the inclination-angle of the upward inclination part in the position detection apparatus of 1st Example. 従来の位置検出装置の構成を示し、図(A)は上面図、図(B)は側面図である。The structure of the conventional position detection apparatus is shown, A figure (A) is a top view, A figure (B) is a side view. 従来の位置検出装置の反射型フォトセンサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reflection type photosensor of the conventional position detection apparatus. 従来の位置検出装置の特性例[移動距離−相対出力(Io)]を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of a characteristic [movement distance-relative output (Io)] of the conventional position detection apparatus.

図1及び図2には、本発明の第1実施例に係る反射型フォトセンサを用いた位置検出装置の構成が示されており、この第1実施例は、反射型フォトセンサ7の発光/受光面S側に、この発光/受光面Sに平行で、かつ発光素子9と受光素子10を結ぶ線方向に略垂直な方向に移動するように、反射板8が配置される。この反射板8は、レンズ等の可動体に接続され、可動体と一体となって移動するように構成される。 FIGS. 1 and 2 show the configuration of a position detection device using a reflective photosensor according to a first embodiment of the present invention. the light receiving surface S L side, parallel to the light-emitting / light receiving surface S L, and to move in a direction substantially perpendicular to the line direction connecting the light emitting element 9 and the light receiving element 10, the reflection plate 8 is arranged. The reflecting plate 8 is connected to a movable body such as a lens and is configured to move integrally with the movable body.

第1実施例の上記フォトセンサ7は、図2(B)に示されるように、遮光壁11で隔てられた上下2ヶ所の凹部の下側凹部に発光素子9、上側凹部に受光素子10が配置された構成となっているが、このフォトセンサ7は、上記特許文献1(特開2009−38321)のものと同様に、受光素子10の活性層を遮光反射膜(AL膜)10aで覆うことにより、反射板8の移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる受光領域10bが設けられている。これにより、リニアリティに変化する検出出力が得られる反射板8の移動距離を長くすることができる。一方、発光素子9の発光領域についても、移動方向の長さが従来のものに比べて長くなるように形成されている。なお、このフォトセンサ7では、発光素子9についてその一部を遮光膜等で覆うことで、受光素子10と同様の構成とし、また受光素子10についても発光素子9と同様の構成等とすることにより、発光素子9について、反射板8の移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる発光領域を形成するようにしてもよく、これによっても、リニアリティに変化する検出出力が得られる反射板8の移動距離を長くすることができる。   As shown in FIG. 2B, the photosensor 7 of the first embodiment has a light emitting element 9 in the lower concave portion and two light receiving elements 10 in the upper concave portion separated by the light shielding wall 11. The photosensor 7 is configured to cover the active layer of the light receiving element 10 with a light-shielding reflective film (AL film) 10a, as in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-38321). Thus, a light receiving region 10b is provided in which the area per unit length increases toward the both ends from the central portion in the moving direction of the reflecting plate 8. Thereby, the moving distance of the reflecting plate 8 from which the detection output which changes to linearity is obtained can be lengthened. On the other hand, the light emitting region of the light emitting element 9 is also formed so that the length in the moving direction is longer than that of the conventional one. The photosensor 7 has a configuration similar to that of the light receiving element 10 by covering a part of the light emitting element 9 with a light-shielding film or the like, and the light receiving element 10 is configured similarly to the light emitting element 9. Thus, the light emitting element 9 may be formed with a light emitting region in which the area per unit length becomes wider from the central portion in the moving direction of the reflector 8 toward both ends, and this also changes to linearity. The moving distance of the reflecting plate 8 from which the detection output can be obtained can be increased.

図1(A)に示されるように、第1実施例の反射板8の上部は、例えば角度θ=20度の上り傾斜Kaと同一角度の下り傾斜Kbを有する形状とされる。また、図2(A)に示されるように、他の構成の反射板18として、角度θ=20度の上り傾斜Kaと下り傾斜Kbを3つ以上繰り返した形状(パターン)を形成することもできる。このように、第1実施例では、上り傾斜Ka及び下り傾斜Kbを設けること、またこの上り傾斜Kaと下り傾斜Kbを繰り返し設けることにより、長い距離において移動する反射板8の移動位置をリニアな特性かつ高分解能で検出することが可能になる。   As shown in FIG. 1A, the upper part of the reflector 8 of the first embodiment has a shape having, for example, a downward inclination Kb having the same angle as an upward inclination Ka having an angle θ = 20 degrees. Further, as shown in FIG. 2A, a shape (pattern) in which three or more ascending slopes Ka and descending slopes Kb having an angle θ = 20 degrees are repeated may be formed as the reflector 18 having another configuration. it can. As described above, in the first embodiment, by providing the ascending slope Ka and the descending slope Kb, and by repeatedly providing the ascending slope Ka and the descending slope Kb, the movement position of the reflector 8 that moves over a long distance is linear. It becomes possible to detect the characteristic with high resolution.

図3には、図2(A)の反射板18(繰返し形状)を用いたときの位置検出装置の検出特性が示されており、第1実施例では、図のaが上り傾斜Ka、bが下り傾斜Kbによる変化量であり、このaとbが約1〜12mmの範囲において繰り返される特性となる。従って、繰返しパターンのc〜fの各出力のピーク点及びg〜iの各出力のボトム点、又はそのいずれかの点をカウントし、それらを積算することにより、長距離のレンジで反射板8のトータルの移動距離が検出できることになる。これによれば、長い距離の反射板8の移動位置を検出できるだけでなく、上り傾斜Kaと下り傾斜Kbを繰り返す形状を採用することで、検出を高分解能(高精度)にすることができる。   FIG. 3 shows the detection characteristics of the position detection device when the reflector 18 (repetitive shape) of FIG. 2 (A) is used. In the first embodiment, a in FIG. Is a change amount due to the downward slope Kb, and a and b are repeated in a range of about 1 to 12 mm. Accordingly, the peak point of each output of c to f and the bottom point of each output of g to i, or any one of them are counted and integrated, thereby reflecting the reflector 8 over a long distance range. Thus, the total movement distance can be detected. According to this, not only the moving position of the reflecting plate 8 at a long distance can be detected, but also the detection can be performed with high resolution (high accuracy) by adopting a shape that repeats the upward inclination Ka and the downward inclination Kb.

即ち、高い分解能で検出を行う必要がある場合は、上り傾斜Kaと下り傾斜Kbの角度θを大きくし、図3のa,bの変化量が大きくなるような形状の繰り返しパターンとすることにより、フォトセンサ8の出力信号の勾配(変化量)を大きくすればよい。   That is, when it is necessary to perform detection with a high resolution, the angle θ between the upward slope Ka and the downward slope Kb is increased, and a repeated pattern having a shape in which the amount of change in a and b in FIG. The gradient (change amount) of the output signal of the photosensor 8 may be increased.

図4には、第2実施例の構成が示されており、この第2実施例は、第1実施例のものと同一のフォトセンサ7と1つの傾斜部を有する反射板14を有する。図4に示されるように、フォトセンサ7には、発光素子9と受光素子10が設けられており、このフォトセンサ7の発光/受光面S側(図の裏側)に、この発光/受光面Sに平行で、かつ発光素子9と受光素子10を結ぶ線方向に略垂直な方向に移動するように、反射板14が配置される。この反射板14では、角度θを小さな角度、例えば3度とした上り傾斜(又は下り傾斜)Kcが形成される。そして、図4に示すスタート位置から検出を行うように構成する。 FIG. 4 shows the configuration of the second embodiment. This second embodiment has the same photosensor 7 as that of the first embodiment and a reflector 14 having one inclined portion. As shown in FIG. 4, the photosensor 7 is provided with a light emitting element 9 and a light receiving element 10, and the light emitting / receiving surface 10 on the light emitting / receiving surface SL side (the back side in the figure) of the photosensor 7. parallel to the plane S L, and to move in a direction substantially perpendicular to the line direction connecting the light emitting element 9 and the light receiving element 10, the reflecting plate 14 is disposed. In the reflecting plate 14, an upward inclination (or downward inclination) Kc is formed with the angle θ being a small angle, for example, 3 degrees. And it comprises so that it may detect from the start position shown in FIG.

図5には、第2実施例の特性例(測定例)が示されており、この第2実施例では、反射板14の傾斜角度を3度とすることにより、10mm程度の高精度のリニアリティ特性が得られている。このような反射板14の位置検出で得られる反射型フォトセンサ7のリニアリティ特性の絶対値は、反射板14の角度θに依存しており、この角度θを小さく設定すればする程、高いリニアリティ特性が得られる。従って、必要とされるリニアリティ幅に対応した上記角度θを任意に設定することにより、所望のリニアリティ特性を得ることができる。   FIG. 5 shows an example of characteristics (measurement example) of the second embodiment. In the second embodiment, a highly accurate linearity of about 10 mm is obtained by setting the inclination angle of the reflector 14 to 3 degrees. Characteristics are obtained. The absolute value of the linearity characteristic of the reflective photosensor 7 obtained by detecting the position of the reflecting plate 14 depends on the angle θ of the reflecting plate 14, and the smaller the angle θ is set, the higher the linearity characteristic becomes. Characteristics are obtained. Therefore, desired linearity characteristics can be obtained by arbitrarily setting the angle θ corresponding to the required linearity width.

図6には、第3実施例の構成が示されており、この第3実施例は、従来技術で説明した図10のフォトセンサ1と上り傾斜Ka及び下り傾斜Kbを有する反射板16を用いたものである。この場合、図6に示されるように、反射板16はフォトセンサ1の発光/受光面(S)に略平行で、かつ発光素子3と受光素子4を結ぶ方向に略垂直となる方向に所定距離を移動するように配置される。 FIG. 6 shows the configuration of the third embodiment. This third embodiment uses the photosensor 1 shown in FIG. 10 described in the prior art and the reflector 16 having the upward slope Ka and the downward slope Kb. It was. In this case, as shown in FIG. 6, the reflecting plate 16 is substantially parallel to the light emitting / receiving surface (S L ) of the photosensor 1 and substantially perpendicular to the direction connecting the light emitting element 3 and the light receiving element 4. It is arranged to move a predetermined distance.

図7には、第3実施例の構成で、反射板16の角度θを90度(グラフ線101)から7度(グラフ線105)まで振って測定したときの上り傾斜Ka部分の特性が示されている。この図7から分かるように、第3実施例では、傾斜角度θを10度(グラフ線104)や7度(グラフ線105)とすれば、約2mm以上のリニアリティ特性が得られることになる。   FIG. 7 shows the characteristics of the upward slope Ka portion when the angle θ of the reflector 16 is swung from 90 degrees (graph line 101) to 7 degrees (graph line 105) in the configuration of the third embodiment. Has been. As can be seen from FIG. 7, in the third embodiment, when the inclination angle θ is 10 degrees (graph line 104) or 7 degrees (graph line 105), a linearity characteristic of about 2 mm or more can be obtained.

図8には、第3実施例のフォトセンサ1を第1実施例で用いたフォトセンサ7に代えて(図1(A)と略同様の構成)、同様に角度θを90度(グラフ線201)から7度(グラフ線205)まで振って測定したときの特性が示されており、この例では、傾斜角度θを10度(グラフ線204)や7度(グラフ線205)とすれば、約4mm以上のリニアリティ特性が得られている。   In FIG. 8, the photosensor 1 of the third embodiment is replaced with the photosensor 7 used in the first embodiment (a configuration substantially similar to that of FIG. 1A), and the angle θ is similarly set to 90 degrees (graph line). 201) to 7 degrees (graph line 205), and the characteristics are shown. In this example, if the inclination angle θ is 10 degrees (graph line 204) or 7 degrees (graph line 205), A linearity characteristic of about 4 mm or more is obtained.

また、上記図7及び図8において、例えば傾斜角度θが7度のときの相対出力が0.1から0.9まで直線的に変化する領域の反射板16の移動距離の長さを比較すると、図7の結果(フォトセンサ1[図10]を用いた場合)が2.8mmであるのに対し、図8の結果(フォトセンサ7[図2(B)]を用いた場合)は5.8mmとなっており、リニアリティ特性を向上させるための最適設計を行ったフォトセンサ7を用いれば、より長い距離においてリニアリティ特性が実現できることになる。   Further, in FIGS. 7 and 8, for example, when the length of the moving distance of the reflector 16 in a region where the relative output linearly changes from 0.1 to 0.9 when the inclination angle θ is 7 degrees is compared, The result of FIG. 7 (when using the photosensor 1 [FIG. 10]) is 2.8 mm, whereas the result of FIG. 8 (when using the photosensor 7 [FIG. 2B]) is 5 If the photo sensor 7 that is optimally designed to improve the linearity characteristic is used, the linearity characteristic can be realized at a longer distance.

上記実施例では、反射部として反射板を用いた例を説明したが、板状、柱状等の部材に高反射部と遮光部とからなる反射パターンを形成したもの等を用いることもできる。   In the above-described embodiment, an example in which a reflection plate is used as the reflection portion has been described. However, it is also possible to use a plate-like or columnar member formed with a reflection pattern composed of a high reflection portion and a light shielding portion.

本発明は、ピエゾモータを組み込んだ位置検出装置等として、例えばデジタルスチールカメラ、ズーム機能カメラ付き携帯電話、一眼レフ、カムコーダー等ズーム機能か必要なカメラモジュールのレンズ位置検出装置等に使用することができ、これらの1mm以上の位置センシング等において、小型化ができ、かつ安価なシステム構成が実現できる。   The present invention can be used as a position detection device incorporating a piezo motor, for example, a digital still camera, a cellular phone with a zoom function camera, a single lens reflex camera, a camcorder, or a lens position detection device for a camera module that requires a zoom function. In such position sensing of 1 mm or more, it is possible to reduce the size and to realize an inexpensive system configuration.

1,7…反射型フォトセンサ、 3,9…発光素子、
4,10…受光素子、 5,8,14,16,18…反射板、
Ka,Kc…上り傾斜、 Kb…下り傾斜、
…発光/受光面。
1, 7 ... reflective photosensors, 3, 9 ... light emitting elements,
4, 10 ... light receiving element, 5, 8, 14, 16, 18 ... reflector,
Ka, Kc ... ascending slope, Kb ... descending slope,
S L ... Light emitting / receiving surface.

Claims (4)

発光素子及び受光素子を有する反射型フォトセンサと、
このフォトセンサの発光/受光面に略平行に所定距離を移動するように配置された反射板又は反射パターンからなり、移動方向に対し上り傾斜及び下り傾斜を有する形状が形成された反射部と、を設け、
上記発光素子の発光に基づき上記反射部から反射する光を上記受光素子で受光する上記フォトセンサの出力から上記反射部の移動位置を検出することを特徴とする反射型フォトセンサを用いた位置検出装置。
A reflective photosensor having a light emitting element and a light receiving element;
A reflecting portion or a reflecting pattern arranged so as to move a predetermined distance substantially parallel to the light emitting / receiving surface of the photosensor, and having a shape having an upward slope and a downward slope with respect to the moving direction; Provided,
Position detection using a reflective photosensor, wherein a moving position of the reflective portion is detected from an output of the photosensor that receives light reflected from the reflective portion on the basis of light emitted from the light emitting element. apparatus.
発光素子及び受光素子を有する反射型フォトセンサと、
このフォトセンサの発光/受光面に略平行で、かつ上記発光素子と受光素子を結ぶ方向に略垂直となる方向に所定距離を移動するように配置された反射板又は反射パターンからなり、移動方向に対し傾斜を有する形状が形成された反射部と、を備えると共に、
上記反射型フォトセンサの上記発光素子に、検出出力が上記反射部の移動量に応じて直線的に変化するように、反射部移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる発光領域を設け、又は上記受光素子に、検出出力が上記反射部の移動量に応じて直線的に変化するように、反射部移動方向の中心部から両端へ向かう程、単位長さ当りの面積が広くなる受光領域を設け、
上記発光素子の発光に基づき上記反射部から反射する光を上記受光素子で受光する上記フォトセンサの出力から上記反射部の移動位置を検出することを特徴とする反射型フォトセンサを用いた位置検出装置。
A reflective photosensor having a light emitting element and a light receiving element;
It consists of a reflector or a reflection pattern arranged so as to move a predetermined distance in a direction substantially parallel to the light emitting / receiving surface of the photosensor and substantially perpendicular to the direction connecting the light emitting element and the light receiving element. And a reflection part formed with a shape having an inclination with respect to,
The area per unit length from the center of the reflection unit moving direction to both ends so that the detection output of the light emitting element of the reflection type photosensor linearly changes according to the amount of movement of the reflection unit. A light emitting area is provided, or the unit length increases toward the both ends from the center of the moving direction of the reflecting part so that the detection output of the light receiving element changes linearly according to the moving amount of the reflecting part. Provide a light receiving area that increases the contact area,
Position detection using a reflective photosensor, wherein a moving position of the reflective portion is detected from an output of the photosensor that receives light reflected from the reflective portion on the basis of light emitted from the light emitting element. apparatus.
上記反射部に、移動方向に対し上り傾斜及び下り傾斜を有する形状を形成したことを特徴とする請求項2記載の反射型フォトセンサを用いた位置検出装置。   The position detecting device using a reflective photosensor according to claim 2, wherein the reflecting portion is formed with a shape having an upward inclination and a downward inclination with respect to the moving direction. 上記反射部に、移動方向に対し上り傾斜と下り傾斜が繰り返される形状を形成したことを特徴とする請求項1又は3記載の反射型フォトセンサを用いた位置検出装置。   4. The position detecting device using a reflective photosensor according to claim 1, wherein the reflecting portion is formed with a shape in which an upward inclination and a downward inclination are repeated with respect to the moving direction.
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