CN112113586A - 位置检测设备和光学设备 - Google Patents

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Abstract

提供位置检测设备和光学设备。位置检测设备包括：旋转构件，其能够旋转并且具有第一凸轮和第二凸轮；第一检测器；第二检测器；和旋转位置获取器。第一凸轮在旋转构件的第一旋转范围和跟在第一旋转范围之后的第二旋转范围内移动第一移动单元。第二凸轮在旋转构件的第二旋转范围和跟在第二旋转范围之后的第三旋转范围内移动第二移动单元。旋转位置获取器在第一旋转范围内以及第二旋转范围的在第一旋转范围侧的部分内使用第一信号来获取旋转位置，并且在第三旋转范围内以及第二旋转范围的在第三旋转范围侧的部分内使用第二信号来获取旋转位置。

Description

位置检测设备和光学设备
技术领域
本发明涉及适用于诸如镜头设备等的光学设备的位置检测设备。
背景技术
一些光学设备具有用于检测可动透镜或其它可动构件的位置的结构。日本特开2006-258586号公报公开了一种光学设备，其使用均随着可动构件移动而输出信号的电位计和磁性或光学编码器来检测可动构件的位置。
然而，如在日本特开2006-258586号公报所公开的光学设备中那样，为了使用来自电位计的线性增减的输出信号以及来自编码器的周期性改变的输出信号来检测可动构件的位置，需要复杂的计算处理。
发明内容
本发明提供位置检测设备和具有该位置检测设备的光学设备，其均能够通过简单的构造和处理来检测可动构件的位置(旋转位置)。
根据本发明的一方面的位置检测设备包括：旋转构件，其能够旋转并且具有第一凸轮和第二凸轮；第一检测器，其具有由随着所述旋转构件旋转的所述第一凸轮移动的第一移动单元，所述第一检测器构造成输出与所述第一移动单元的位置相对应的第一信号；第二检测器，其具有由随着所述旋转构件旋转的所述第二凸轮移动的第二移动单元，所述第二检测器构造成输出与所述第二移动单元的位置相对应的第二信号；以及旋转位置获取器，其构造成使用所述第一信号和所述第二信号获取所述旋转构件的旋转位置。所述第一凸轮在所述旋转构件的第一旋转范围和跟在所述第一旋转范围之后的第二旋转范围内移动所述第一移动单元。所述第二凸轮在所述旋转构件的所述第二旋转范围和跟在所述第二旋转范围之后的第三旋转范围内移动所述第二移动单元。所述旋转位置获取器在所述第一旋转范围内以及所述第二旋转范围的在所述第一旋转范围侧的部分内使用所述第一信号来获取旋转位置，并且在所述第三旋转范围内以及所述第二旋转范围的在所述第三旋转范围侧的部分内使用所述第二信号来获取旋转位置。
根据本发明的另一方面的光学设备包括上述位置检测设备。
从以下参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1A和图1B分别是根据本发明的第一实施方式的镜头可更换型数字相机的前方立体图和后方立体图。
图2是示出根据第一实施方式的镜头可更换型数字相机的构造的框图。
图3是根据第一实施方式的镜头可更换型数字相机的截面图。
图4是根据第一实施方式的变焦检测器的立体图。
图5是根据第一实施方式的变焦检测器和变焦操作环的立体图。
图6示出了根据第一实施方式的变焦操作环的旋转角度与变焦编码器中的滑块的位置之间的关系。
图7示出了根据第一实施方式的变焦操作环的旋转角度和来自变焦编码器的输出信号。
图8是根据第一实施方式的变焦操作环的俯视图。
图9示出了根据本发明的第二实施方式的变焦操作环的旋转角度和检测信号。
图10示出了根据本发明的第三实施方式的变焦操作环的旋转角度和检测信号。
具体实施方式
现在参照附图，将给出根据本发明的实施方式的说明。
第一实施方式
图1A和图1B示出了可拆卸地安装有镜头101的镜头可更换型数字相机(以下称为相机主体)1的外观。如图1A所示，将收纳在可更换镜头101中的摄像光学系统的光轴延伸所沿着的光轴方向定义为X轴方向，并且将与X轴方向正交的方向定义为Z轴方向(水平方向)和Y轴方向(竖直方向)。在下文中，Z轴方向和Y轴方向也将统称为Z/Y轴方向。将围绕Z轴的旋转方向定义为PITCH(俯仰)方向，并将围绕Y轴的旋转方向定义为YAW(横摆)方向。在下文中，俯仰方向和横摆方向也统称为俯仰/横摆方向。
在相机主体1的从前侧(被摄体侧)观察时的左侧(从后侧观察时的右侧)设置有供使用者用手握持相机主体1的握持部2。电源操作单元3布置在相机主体1的上面。当使用者在相机主体1电源关闭的情况下接通电源操作单元3时，相机主体1被接通并且能够进行摄像。当使用者在相机主体1电源接通的情况下关闭电源操作单元3时，相机主体1关闭。
模式拨盘4、释放钮5和配件插座6设置于相机主体1的顶面部。使用者能够通过旋转模式拨盘4来切换摄像模式。摄像模式包括：手动静止摄像模式，在该模式中使用者能够任意设置诸如快门速度和F值(光圈值)等的摄像条件；自动静止摄像模式，在该模式中能够自动地获得合适的曝光量；以及动态摄像模式，在该模式中能够拍摄动态图像。
当使用者半按下释放钮5时，使用者能够指示包括自动聚焦(AF)、自动曝光(AE)等的摄像准备操作，并且当使用者完全按下释放钮5时，使用者能够指示摄像。诸如未示出的外部闪光灯和外部取景器(EVF)等的配件能够可拆卸地安装于配件插座6。
可更换镜头101经由镜头安装座102机械且电气地连接到设置于相机主体1的相机安装座7。如上所述，可更换镜头101收纳了通过来自被摄体的光来形成被摄体像的摄像光学系统。可更换镜头101的外周设置有变焦操作环103，作为能够通过使用者操作而围绕光轴旋转的旋转构件。
如图1B所示，后方操作单元8和显示单元9设置于相机主体1的后面。后方操作单元8包括被分配了各种功能的多个钮和拨盘。当相机1接通电源并且设置了静止或动态摄像模式时，显示单元9显示由图像传感器拍摄的被摄体像的直通图像(through image)。显示单元9显示了诸如快门速度和F值等的指示摄像条件的摄像参数，并且使用者能够在观察显示器的同时通过操作后方操作单元8来改变摄像参数的设置值。后方操作单元8包括用于指示回放所记录的拍摄图像的回放钮。当使用者操作回放钮时，拍摄的图像被回放并显示在显示单元9上。
图2示出了可更换镜头101和相机主体1的电学和光学构造。相机主体1具有用于向相机主体1的内部和可更换镜头101供电的电源单元10，以及包括电源操作单元3、模式拨盘4、释放钮5、后方操作单元8以及显示单元9的触摸板功能的操作单元11。设置在相机主体1中的相机控制器12和设置在可更换镜头101中的镜头控制器104彼此通信并且控制包括相机主体1和可更换镜头101的相机系统。
相机控制器12读取并执行存储在存储器13中的计算机程序。此时，相机控制器12经由设置于镜头安装座102的电触点105的通信端子与镜头控制器104进行各种控制信号、数据等的通信。电触点105包括从电源单元10向可更换镜头101供电的电源端子。
可更换镜头101中的摄像光学系统包括变焦透镜201和镜头图像稳定单元301，变焦透镜201根据使用者对变焦操作环103的旋转操作而沿光轴方向移动以改变视角(或者用于变焦)，镜头图像稳定单元301包括作为减少图像模糊的图像稳定器的移位透镜。镜头图像稳定单元301通过使移位透镜沿正交于光轴的Z/Y轴方向移动(移位)进行减少图像模糊的图像稳定操作。摄像光学系统还包括调节光量的光圈单元(光圈)401和在光轴方向上移动以聚焦的聚焦透镜501。
可更换镜头101还包括：驱动镜头图像稳定单元301并使移位透镜移位的图像稳定驱动器302；驱动光圈401的光圈驱动器402；以及驱动聚焦透镜501的聚焦驱动器502。
相机主体1包括快门单元14、快门驱动器15、图像传感器(摄像元件)16、图像处理器17和相机控制器12。快门单元14控制图像传感器16的曝光量。图像传感器16对由摄像光学系统形成的被摄体像进行光电转换(拍摄)并输出图像信号。图像处理器17通过进行各种摄像信号用图像处理来生成图像信号。显示单元9根据从图像处理器17输出的图像信号显示实时取景图像、显示摄像参数、或者再现显示存储在存储器13中或未示出的记录介质中的拍摄图像。
相机控制器12根据从操作单元11接收的F值和快门速度的设置值，经由光圈驱动器402和快门驱动器15来控制光圈单元401和快门单元14的驱动。相机控制器12根据操作单元11(释放钮5)的半按操作执行AF处理或AE处理。相机控制器12基于根据操作单元11(释放钮5)的全按操作的AE处理的结果，控制光圈单元401和快门单元14的驱动，并且使图像传感器16执行摄像。
相机主体1还包括能够检测诸如手振动等的相机振动的俯仰振动检测器19和横摆振动检测器20。俯仰振动检测器19和横摆振动检测器20使用角速度传感器(振动陀螺仪)或角加速度传感器分别检测俯仰方向和横摆方向上的相机振动，并输出振动信号。
相机控制器12使用来自俯仰振动检测器19的振动信号计算镜头稳定单元301中的移位透镜沿Y轴方向的移位位置，使用来自横摆振动检测器20的振动信号计算移位透镜沿Z轴方向的移位位置。然后，相机控制器12根据计算的俯仰/横摆方向上的移位位置来控制镜头图像稳定单元301的驱动，并减少了显示实时取景图像时和摄像时的图像模糊。
可更换镜头101具有变焦检测器106，用作检测变焦操作环103的旋转角度(旋转位置)的位置检测设备。变焦检测器106例如包括电阻型线性电位计，并检测变焦操作环103的旋转角度的绝对值。由变焦检测器106检测到的关于变焦操作环103的旋转角度的信息被发送到镜头控制器104，并用于控制聚焦透镜501以便校正由变焦引起的焦点变化，以及控制光圈单元401以便校正变焦期间的亮度等。关于变焦操作环103的旋转角度的信息与通过摄像生成的记录用图像一起被记录在存储器13和记录介质中。即使当变焦操作环103在相机系统关闭电源的情况下旋转时，变焦检测器106也能够检测变焦操作环103的旋转角度的绝对值，并且之后接通电源。
现在参照图3，将说明可更换镜头101和相机主体1中的部件的位置关系。图3示出了可更换镜头101和相机主体1在包括由交替的长短虚线表示的光轴的XY平面上的截面。图中所示的可更换镜头101具有示例性的六单元摄像光学系统。换言之，摄像光学系统包括：第一变焦单元，其包括变焦透镜201；第二变焦单元202；第三变焦单元，其包括光圈单元401和镜头图像稳定单元301；第四变焦单元601，其用作调节单元；第五变焦单元，其包括聚焦透镜501；和第六变焦单元206。调节单元的位置被有意地移位和固定，以便调节整个摄像光学系统的光学性能。附图中所示的摄像光学系统处于广角端变焦状态。
直进引导筒107经由固定筒109固定到镜头安装座102。未图示的卡口爪以沿周向的规律间隔布置于直进引导筒107的外周面。在凸轮环108的内周面设有未图示的与直进引导筒107的卡口爪接合的周向槽部。由此，凸轮环108能够在光轴方向上的相对于直进引导筒107的固定位置处围绕光轴旋转。凸轮环108被连接到变焦操作环103，并且随着变焦操作环103围绕光轴旋转，凸轮环108也围绕光轴旋转。
直进引导筒107具有用于在光轴方向上引导第一变焦单元至第六变焦单元的直进引导槽。凸轮环108具有凸轮槽部，用于使第一变焦单元至第六变焦单元随着凸轮环108旋转而在光轴方向上移动。第一变焦单元至第六变焦单元均具有凸轮从动件，并且每个凸轮从动件均与对应的直进引导槽和对应的凸轮槽部接合。
由于该结构，当使用者旋转变焦操作环103时，凸轮环108旋转，并且用作光学元件的各个变焦单元均通过各个变焦单元的凸轮从动件与直进引导槽部和凸轮槽部的接合而沿着光轴方向移动。此时，通过变焦检测器106检测变焦操作环103的旋转角度。镜头控制器104控制聚焦透镜501的驱动，以根据检测到的旋转角度校正焦点变化。
此时，通过变焦操作环103的旋转角度和被摄体距离来确定聚焦透镜501的目标位置，并且从聚焦透镜501被驱动之前的位置和变焦操作环103的旋转角度来计算被摄体距离。例如，当变焦操作环103在聚焦透镜501被移动到通过AF处理对被摄体聚焦的位置处之后旋转时，聚焦透镜501移动到基于被摄体距离和由变焦检测器106检测到的变焦操作环103的旋转位置确定的目标位置。由此，能够在保持对焦状态的同时以一定距离对被摄体进行变焦。
镜头控制器104控制光圈单元401，以便获得与变焦操作环103的旋转角度相对应的光圈开口直径。由此，能够与变焦一起连续地改变光圈开口直径。
在本实施方式中，变焦检测器106包括用作第一检测器的第一变焦编码器106a和用作第二检测器的第二变焦编码器106b。图4示出了利用固定螺钉固定到编码器基部构件106g的第一变焦编码器106a和第二变焦编码器106b。各编码器的固定螺钉均布置在编码器的侧方(在与后述的滑块移动方向正交的方向上)。
第一变焦编码器106a和第二变焦编码器106b包括具有相同构造的电阻型线性电位计。第一变焦编码器106a包括：第一滑块106c，其用作可沿图中的箭头方向移动的第一移动单元；以及第一输出单元106e，其输出与电阻值相对应的第一信号，该电阻值根据第一滑块106c的位置而变化。类似地，第二变焦编码器106b包括：第二滑块106d，其用作可沿图中的箭头方向移动的第二移动单元；以及第二输出单元106f，其输出与电阻值相对应的第二信号，该电阻值根据第二滑块106d的位置而变化。第一滑块106c和第二滑块106d能够沿相同的滑块移动方向移动，在本实施方式中该方向是光轴方向。第一滑块106c和第二滑块106d也具有相同的可滑动量(滑动行程)。
使用从第一变焦编码器106a输出的第一信号和从第二变焦编码器106b输出的第二信号，变焦检测器106中的旋转角度检测回路(旋转位置获取器)106m检测(获取)变焦操作环103的旋转角度或检测(获取)作为第一变焦单元至第六变焦单元在光轴方向上的位置的变焦位置。
第一变焦编码器106a和第二变焦编码器106b被配置成第一输出单元106e和第二输出单元106f位于滑块移动方向上的相反侧。由于这种配置，第一变焦编码器106a的固定螺钉和第二变焦编码器106b的固定螺钉能够相对于第一变焦编码器106a和第二变焦编码器106b布置在变焦操作环103的周向(旋转方向)上的相反两侧。由此，第一变焦编码器106a和第二变焦编码器106b能够配置成在变焦操作环103的周向上彼此相邻，并且分别供第一滑块106c和第二滑块106d移动的后述第一滑块凸轮槽部和第二滑块凸轮槽部中的大部分能够配置在变焦操作环103的周向上的相同区域中。各个变焦编码器的输出单元经由柔性印刷回路板110连接到旋转角度检测回路106m。
如图5所示，第一变焦编码器106a的第一滑块106c与形成为变焦操作环103上的第一凸轮的第一滑块凸轮槽部103a接合。第二变焦编码器106b的第二滑块106d与形成为变焦操作环103上的第二凸轮的第二滑块凸轮槽部103b接合。在变焦操作环103中形成有在周向上延伸的卡口槽部103c。通过将设置在图3所示的固定筒109上的多个卡口爪与卡口槽部103c接合，变焦操作环103能够在光轴方向上的固定位置处围绕光轴旋转。
随着变焦操作环103旋转，第一滑块106c通过与第一滑块凸轮槽部103a接合而移动，第二滑块106d通过与第二滑块凸轮槽部103b接合而移动。本实施方式将第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b形成为：供第一滑块106c在其中移动的变焦操作环103的旋转范围和供第二滑块106d在其中移动的变焦操作环103的旋转范围仅部分地彼此重叠并且彼此不同。
图6示出了变焦操作环103的从广角端(WIDE)到远摄端(TELE)的旋转角度与第一滑块106c的位置A和第二滑块106d的位置B或者第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b的凸轮形状之间的关系。图7还示出了从第一变焦编码器106a输出的第一信号AS和从第二变焦编码器106b输出的第二信号BS的值的变化。在图6和图7中，横轴表示变焦操作环103的旋转角度，图6中的纵轴表示各个滑块的位置，图7中的纵轴表信号值。
变焦操作环103能够在第一旋转范围α、跟在第一旋转范围α之后的第二旋转范围β和跟在第二旋转范围β之后的第三旋转范围γ中旋转。如从图6可知，第一滑块凸轮槽部103a具有当变焦操作环103在第一旋转范围α和第二旋转范围β内旋转时使第一滑块106c移动的凸轮形状，以及当变焦操作环103在第三旋转范围γ中旋转时不使第一滑块106c移动的第一零升程凸轮部A0。第二滑块凸轮槽部103b具有当变焦操作环103在第一旋转范围α中旋转时不使第二滑块106d移动的第二零升程凸轮部B0，以及当变焦操作环103在第二旋转范围β和第三旋转范围γ中旋转时使第二滑块106d移动的凸轮形状。
因此，如图7中的虚线所示，当变焦操作环103在第一旋转范围α和第二旋转范围β中旋转时，第一信号AS的值改变，并且当变焦操作环103在第三旋转范围γ中旋转时，第一信号AS的值不改变。如长短交替的虚线所示，当变焦操作环103在第一旋转范围α中旋转时，第二信号BS的值不改变，而当变焦操作环103在第二旋转范围β和第三旋转范围γ中旋转时，第二信号BS的值改变。第一信号AS的值和第二信号BS的值随着变焦操作环103的旋转角度越靠近TELE越大，并且随着变焦操作环103的旋转角度越靠近WIDE越小。第二旋转范围β比第一旋转范围α和第三旋转范围γ中的每一个都窄。
如图7中的实线所示，旋转角度检测回路106m使用第一信号AS检测位于变焦操作环103的第一旋转范围α中和位于第二旋转范围β中的切换点(预定旋转位置)θ的WIDE侧(第一旋转范围侧)的部分的旋转角度。另外，旋转角度检测回路106m使用第二信号BS检测位于第二旋转范围β中的切换点θ的TELE侧(第三旋转范围侧)的部分和位于第三旋转范围γ中的旋转角度。切换点θ布置于第二旋转范围β的大致中心处。在第二旋转范围β中，来自第一变焦编码器106a的第一信号AS和来自第二变焦编码器106b的第二信号BS均被改变，以防止当在切换点附近从使用第一信号AS和第二信号BS中的一个转变为使用其中的另一个时信号值不连续。此外，将切换点θ布置在旋转范围β的大致中心处是为了防止：例如，当在第一信号AS和第二信号BS中产生由旋转方向引起的诸如滞后等的误差时以及切换位置移位时，信号值不连续。
因此，为了检测旋转角度，通过使用具有不同旋转范围的两个变焦编码器来检测变焦操作环103的旋转角度。变焦编码器的检测信号由电位计的电阻值变化产生，并通过A/D转换进行数字分割。此时，如果针对一个变焦编码器的行程增加分割数，则由于噪声等的影响，可分割数受到限制。与仅使用单个变焦编码器来检测变焦操作环103的旋转角度时相比，本实施方式能够获得更大的旋转角度分割数，并且能够以更高的精度检测变焦操作环103的旋转角度。即使使用两个变焦编码器，也总是使用来自一个变焦编码器的信号来检测变焦操作环103的旋转角度。因此，能够通过简单的处理来检测变焦操作环103的旋转角度。通过对两个变焦编码器使用具有相同结构的线性电位计，能够使变焦检测器106的结构更简单。
与仅设置一个凸轮槽部的情况相比，通过设置第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b，能够使凸轮槽部的升程角变大。由此，能够减小在使变焦操作环103的旋转方向反转时由于各个滑块和各个滑块凸轮槽部之间的接合而引起的滞后。
可以使用三个以上的均具有用于检测变焦操作环103的旋转角度的不同旋转范围的变焦编码器。
现在参照图8，将说明第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b的配置。图8示出了从正交于光轴的径向观察的变焦操作环103。与第一滑块凸轮槽部103a接合的第一滑块106c以及与第二滑块凸轮槽部103b接合的第二滑块106d配置在沿变焦操作环103的周向彼此偏移的位置处。因此，第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b也形成在变焦操作环103的沿周向彼此偏移的区域中。
在变焦操作环103的周向上，形成有第一滑块凸轮槽部103a的区域为C，形成有第二滑块凸轮槽部103b的区域为D，区域C和D为在周向上至少部分相同的区域。在光轴方向(滑块移动方向)上，形成有第一滑块凸轮槽部103a的区域为E，形成有第二滑块凸轮槽部103b的区域为F，区域E和F为在光轴方向上至少部分相同的区域。由此，变焦操作环103上的形成有第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b的区域能够变窄。
为了在变焦操作环的旋转范围宽时仅使用一个线性电位计来检测整个旋转范围内的旋转角度，滑块凸轮槽部在周向和光轴方向上都需要相应地长，并且由此变焦操作环变大并且难以在变焦操作环上形成滑块凸轮槽部。另一方面，本实施方式使用彼此相邻的两个线性电位计，在变焦操作环103上的比使用一个线性电位计的区域小的区域中形成滑块凸轮槽部103a和103b，并且能够检测变焦操作环103在整个旋转范围内的旋转角度。结果，本实施方式能够使变焦操作环103和可更换镜头101紧凑。
本实施方式已经说明了设置于变焦操作环103的第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b，但用作旋转构件并与变焦操作环103一体旋转的凸轮环108可以具有第一滑块凸轮槽部和第二滑块凸轮槽部。
根据本实施方式的变焦操作环103由树脂制成。这里使用的成型模具在变焦操作环103的周向上被分割。当如图8中的虚线G所示地将模具分型线(mold dividing line)设置成与第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b相交时，沿着分型线在变焦操作环103上形成了毛刺和台阶，这会影响每个滑块凸轮槽部的形状精度或旋转角度的检测精度。因此，本实施方式将分型线设置成分型线能够与第一滑块凸轮槽部103a和第二滑块凸轮槽部103b的不用于检测变焦操作环103的旋转角度的第一零升程凸轮部和第二零升程凸轮部交叉(通过)。由此，能够防止分型线对变焦操作环103的旋转角度的检测精度造成负面影响。
第二实施方式
图9示出了根据本发明的第二实施方式的变焦操作环从WIDE到TELE的旋转角度、第一变焦编码器(第一检测器)的第一滑块的位置A和第二变焦编码器(第二检测器)的第二滑块的位置B之间的关系，或者是用于分别移动第一滑块和第二滑块的第一滑块凸轮槽部和第二滑块凸轮槽部的凸轮形状。图9还示出了从第一变焦编码器输出的第一信号AS的值和从第二变焦编码器输出的第二信号BS的值的变化。图9中的横轴表示变焦操作环103的旋转角度，纵轴表示各滑块的位置和信号值。
变焦操作环包括第一旋转范围α、跟在第一旋转范围α之后的第二旋转范围β、跟在第二旋转范围β之后的第三旋转范围γ以及跟在第三旋转范围γ之后的第四旋转范围δ。
当变焦操作环从WIDE向TELE旋转时，第一滑块凸轮槽部在第一旋转范围α和第二旋转范围β内在一个滑块移动方向上移动第一滑块(其位置由A表示)，在第三旋转范围γ内在另一个滑块移动方向上移动第一滑块，并且在第四旋转范围δ内再次在一个滑块移动方向上移动第一滑块。第二滑块凸轮槽部在第一旋转范围α内不移动第二滑块(其位置由B表示)，而在第二旋转范围β和第三旋转范围γ内在一个滑块移动方向上移动第二滑块，并且在第四旋转范围δ内不移动第二滑块。换言之，第二滑块凸轮槽部对于第一旋转范围α和第四旋转范围δ具有零升程凸轮B0。
变焦检测器(旋转角度检测回路)在从WIDE到θ1的旋转范围内使用来自第一变焦编码器的第一信号AS检测旋转角度，其中，第二旋转范围β中的θ1和第三旋转范围γ中的θ2被设置为切换点(预定的旋转位置)。在从θ1到θ2的旋转范围内，使用来自第二变焦编码器的第二信号BS检测旋转角度。在从θ2到TELE的旋转范围中，使用来自第一变焦编码器的第一信号AS来检测旋转角度。
与第一实施方式相比，本实施方式能够在变焦操作环的旋转范围更大的情况下检测旋转角度，而无需增加变焦操作环上形成第一滑块凸轮槽部和第二滑块凸轮槽部的滑块移动方向(光轴方向)上的区域。
第三实施方式
第一实施方式和第二实施方式已经说明了使用两个变焦编码器，但也可以使用三个以上的变焦编码器。图10示出了根据本发明的第三实施方式的变焦操作环从WIDE到TELE的旋转角度与三个(第一至第三)变焦编码器中的滑块的位置A、B和C之间的关系，或者是三个滑块凸轮槽部的凸轮形状。图10还示出了从第一变焦编码器至第三变焦编码器输出的第一信号至第三信号AS、BS和CS的值的变化。图10中的横轴表示变焦操作环103的旋转角度，纵轴表示各个滑块的位置和信号值。
变焦操作环能够在第一旋转范围α、跟在第一旋转范围α之后的第二旋转范围β、跟在第二旋转范围β之后的第三旋转范围γ、跟在第三旋转范围γ之后的第四旋转范围δ以及跟在第四旋转范围δ之后的第五旋转范围ε中旋转。使第一变焦编码器的第一滑块(其位置由A表示)移动的第一滑块凸轮槽部具有当变焦操作环在第一旋转范围α和第二旋转范围β中旋转时使第一滑块移动的凸轮形状，以及第一零升程凸轮部A0，第一零升程凸轮部A0具有当变焦操作环在第三旋转范围γ至第五旋转范围ε中旋转时不移动第一滑块的凸轮形状。使第二变焦编码器的第二滑块(其位置由B表示)移动的第二滑块凸轮槽部具有当变焦操作环在第一旋转范围α中旋转时不使第二滑块移动的第二零升程凸轮部B0，以及当变焦操作环在第二旋转范围β至第四旋转范围δ中旋转时使第二滑块移动的凸轮形状。使第三变焦编码器的第三滑块(其位置由C表示)移动的第三滑块凸轮槽部具有当变焦操作环在第一旋转范围α至第三旋转范围γ中旋转时不使第三滑块移动的第三零升程凸轮部C0，以及当变焦操作环在第四旋转范围δ和第五旋转范围ε中旋转时使第三滑块移动的凸轮形状。
变焦检测器(旋转角度检测回路)使用第一信号AS检测变焦检测环的在第一旋转范围α中的以及在第二旋转范围β中的切换点(预定旋转位置)θ3的WIDE侧的旋转角度。使用第二信号BS来检测在第二旋转范围β中的切换点θ3的TELE侧的旋转角度以及在第三旋转范围γ中的和在第四旋转范围δ中的切换点θ4的WIDE侧的旋转角度。使用第三信号CS检测第四旋转范围δ中的切换点θ4的TELE侧的旋转角度和第五旋转范围ε中的旋转角度。
在本实施方式中，第一变焦编码器和第二变焦编码器分别对应于第一检测器和第二检测器，而第二变焦编码器和第三变焦编码器分别对应于第一检测器和第二检测器。在这种情况下，第三旋转范围γ、第四旋转范围δ和第五旋转范围ε分别对应于第一旋转范围、第二旋转范围和第三旋转范围。
本实施方式能够在不增大滑块移动方向(光轴方向)上第一滑块凸轮槽部至第三滑块凸轮槽部形成在变焦操作环上的区域的情况下，在变焦操作环的宽旋转范围内检测变焦操作环的旋转角度。
上述各实施方式已经讨论了在变焦操作环或凸轮环上具有第一凸轮和第二凸轮的可更换镜头。然而，第一凸轮和第二凸轮可以设置于镜头集成相机(光学设备)中的镜筒上的变焦操作环或者凸轮环。设置有第一凸轮和第二凸轮的旋转构件不限于光学设备中的旋转构件，而可以是各种设备的旋转构件。
上述实施方式能够利用简单的结构和处理来检测旋转构件的旋转位置。
虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有这样的变型、等同结构和功能。

Claims (11)

1.一种位置检测设备，其包括：
旋转构件，其能够旋转并且具有第一凸轮和第二凸轮；
第一检测器，其具有由随着所述旋转构件旋转的所述第一凸轮移动的第一移动单元，所述第一检测器构造成输出与所述第一移动单元的位置相对应的第一信号；
第二检测器，其具有由随着所述旋转构件旋转的所述第二凸轮移动的第二移动单元，所述第二检测器构造成输出与所述第二移动单元的位置相对应的第二信号；以及
旋转位置获取器，其构造成使用所述第一信号和所述第二信号获取所述旋转构件的旋转位置，
其特征在于，所述第一凸轮在所述旋转构件的第一旋转范围和跟在所述第一旋转范围之后的第二旋转范围内移动所述第一移动单元，
所述第二凸轮在所述旋转构件的所述第二旋转范围和跟在所述第二旋转范围之后的第三旋转范围内移动所述第二移动单元，并且
所述旋转位置获取器在所述第一旋转范围内以及所述第二旋转范围的在所述第一旋转范围侧的部分内使用所述第一信号来获取旋转位置，并且在所述第三旋转范围内以及所述第二旋转范围的在所述第三旋转范围侧的部分内使用所述第二信号来获取旋转位置。
2.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第二凸轮在所述第一旋转范围内不使所述第二移动单元移动。
3.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第一凸轮在所述第三旋转范围内不使所述第一移动单元移动。
4.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第一凸轮在所述第三旋转范围内使所述第一移动单元沿与所述第一移动单元在所述第一旋转范围和所述第二旋转范围内的移动方向相反的方向移动。
5.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，在所述旋转构件的旋转方向上所述第一凸轮和所述第二凸轮各自的至少一部分形成在所述旋转构件的相同区域中。
6.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，在所述第一移动单元和所述第二移动单元的移动方向上所述第一凸轮和所述第二凸轮各自的至少一部分形成在所述旋转构件的相同区域中。
7.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第一凸轮具有在所述第三旋转范围内不使所述第一移动单元移动的第一零升程凸轮部，并且所述第二凸轮具有在所述第一旋转范围内不使所述第二移动单元移动的第二零升程凸轮部，
其中，用于模制所述旋转构件的模具的分型线被设置成通过所述第一零升程凸轮部和所述第二零升程凸轮部。
8.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第一检测器包括被构造成输出所述第一信号的第一输出单元，所述第二检测器包括被构造成输出所述第二信号的第二输出单元，并且所述第一输出单元和所述第二输出单元配置于所述第一移动单元和第二移动单元的移动方向上的相反两侧。
9.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第一检测器和所述第二检测器具有彼此相同的构造。
10.根据权利要求1所述的位置检测设备，其特征在于，所述第一检测器和所述第二检测器配置成在所述旋转构件的旋转方向上彼此相邻。
11.一种光学设备，其包括：
根据权利要求1至10中的任一项所述的位置检测设备；以及
光学元件，其构造成随着所述旋转构件旋转而在光轴方向上移动。
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