JP2010277047A - エンコーダ装置を有する機器及びレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に位置検出を行い得るエンコーダ装置を有する機器を提供する。
【解決手段】エンコーダパターンを有するエンコーダ基板２と、エンコーダ基板のエンコーダパターンに摺接される電気切片３ａと、エンコーダ基板を固定保持しエンコーダ基板を介して電気切片に対し相対移動し平面若しくは曲面からなる摺動案内面１ｘを有し摺動案内面の一部に凹部１ａが形成された支持部材１とを具備し、エンコーダパターンは、機器の電気回路のグランドと導通するコモン領域と、電気切片と支持部材とが相対移動するのに伴いコモン領域との間で電気切片を介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となって信号を発生させる信号ライン領域２ａとを有し、エンコーダ基板を支持部材の摺動案内面上に配置したとき凹部に対応するエンコーダ基板上の領域では電気切片とコモン領域との摺接が回避されるようにコモン領域を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンコーダ装置を有する機器及びレンズ鏡筒、詳しくは二部材間の相対的な位置検出を行うためのエンコーダ装置を有する機器、特にエンコーダ装置を備えたレンズ鏡筒に関するものである。

従来、二部材間の相対的な位置検出を行うためのエンコーダ装置を有する機器が一般に実用化されている。

例えば、写真撮影を行うカメラや動画撮影を行うビデオカメラ等（以下、これらを総称してカメラという）においては、撮影光学系を構成するレンズ鏡筒にエンコーダ装置を有するものがある。

従来のカメラにおけるレンズ鏡筒は、撮影光学系を構成する複数の光学レンズのそれぞれを光軸方向に進退自在に保持するための複数のレンズ保持部材を備えている。そして、これら複数のレンズ保持部材のそれぞれが、駆動モータ及び駆動力伝達機構からなる駆動機構によって光軸上の所定の位置に配置されることで、焦点調節動作やズーム動作等が行われるようになっている。カメラのレンズ鏡筒に適用されるエンコーダ装置は、これら複数のレンズ保持部材のうちの二者間の相対的な位置を検出するために設けられる。

従来のエンコーダ装置は、例えばフレキシブルプリント基板上等に形成されたエンコーダパターン電極面と、このエンコーダパターン電極面に対向配置させた電気切片とを接触させて電気的な導通状態とすることにより得られる電気信号の出力波形から二部材の相対的な位置情報を求めるように構成されているものがある（［特許文献１］参照）。

一方、近年においては、カメラの小型化傾向が顕著である。これに伴い、カメラのレンズ鏡筒自体も小型化される傾向がある。このように、エンコーダ装置を配設する機器の小型化が進むと、エンコーダ装置におけるエンコーダパターン電極面と電気切片との間の接触状態を安定的に維持することが困難になる場合がある。これにより、エンコーダパターン電極面と電気切片との接触状態が不安定になると、チャタリング（chattering）が生じやすくなり、これに起因して電気回路が誤動作する可能性がある。

このチャタリング対策としては、例えばディレイ回路やデジタルフィルタ回路等を設けて電子回路を工夫する手法や、ソフトウェアによる手法等が従来より取られている（［特許文献２］参照）。

特開２００７−２２０５１６号公報 特開２００６−１７６９６号公報

ところが、エンコーダ装置を適用する機器（例えばカメラのレンズ鏡筒）が小型化することによって、上述したような従来のチャタリング対策を施すのみでは対応することができずに誤信号が出力されて位置情報を誤検出する場合があり得る。

例えば、レンズ鏡筒のレンズ保持部材の外周面上にフレキシブルプリント基板を固定する構成において、該フレキシブルプリント基板の固定面、即ちレンズ保持部材の外周面上には、レンズ保持部材としては必要不可欠な切り欠き，孔部，溝部等、断面が凹状となる凹部が存在しており、これらがエンコーダパターンに対して充分に大きな場合には、エンコーダパターン電極面と電気切片との接触状態が不安定になり、よって誤信号を出力する可能性がある。この場合において、誤信号として出力された信号パターンが、他のエンコードパターンの信号パターンと一致するようなことがあると、誤った位置情報が検出されてしまうことになる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、エンコーダ装置を有する機器において、機器の小型化等によってエンコーダパターン電極と電気切片との接触が不安定な状態であっても、一意に決まる出力信号を得ることができ、よって誤信号を出力することなく、確実に位置検出を行うことのできるエンコーダ装置を有する機器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明によるエンコーダ装置を有する機器は、エンコーダ装置を有する機器において、エンコーダパターンを有するエンコーダ基板と、上記エンコーダ基板のエンコーダパターンに摺接される電気切片と、上記エンコーダ基板を固定保持し、上記エンコーダ基板を介して上記電気切片に対して相対移動し、平面若しくは曲面からなる摺動案内面を有し、該摺動案内面の一部に凹部が形成された支持部材とを具備し、上記エンコーダ基板のエンコーダパターンは、上記機器の電気回路のグランドと導通するコモン領域と、上記電気切片と上記支持部材とが相対移動するのに伴って上記コモン領域との間で上記電気切片を介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となることで信号を発生させる信号ライン領域とを有し、上記エンコーダ基板を上記支持部材の上記摺動案内面上に配置したときに上記凹部に対応する上記エンコーダ基板上の領域では、上記電気切片と上記コモン領域との摺接が回避されるように上記コモン領域が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、エンコーダ装置を有する機器において、機器の小型化等によってエンコーダパターン電極と電気切片との接触が不安定な状態であっても、一意に決まる出力信号を得ることができ、よって誤信号を出力することなく、確実に位置検出を行うことのできるエンコーダ装置を有する機器を提供することができる。

本発明の一実施形態のエンコーダ装置を有する機器おける主要部の構成を示す外観斜視図。 図１の機器を別方向から見た際の外観斜視図 図１の機器におけるエンコーダ装置の要部拡大断面図 図１の機器におけるエンコーダ装置の変形例を示す要部拡大断面図 図１の機器におけるエンコーダ装置の基本的な構成を概念的に示す分解斜視図 図５のエンコーダ装置を組み立てた状態を示す斜視図

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。

本発明の一実施形態は、エンコーダ装置を有する機器として、カメラのレンズ鏡筒を例に挙げて説明する。本実施形態においては、カメラのレンズ鏡筒における撮影光学系（図示せず）の光軸を符号Ｏで表すものとする。また、図１〜３においては、カメラのレンズ鏡筒のうちエンコーダ装置が配設される部位の主要部材のみを示している。なお、図２においては電気切片の図示を省略している。

即ち、本実施形態のエンコーダ装置を有する機器であるカメラのレンズ鏡筒は、撮影光学系を構成する複数の光学レンズと、この複数の光学レンズのそれぞれを光軸Ｏに沿う方向に進退自在に保持する複数のレンズ保持部材と、これら複数のレンズ保持部材のそれぞれを光軸Ｏに沿う方向に進退駆動させて各所定の位置に配置させるための駆動モータ，駆動力伝達機構等からなるレンズ駆動機構等を備えて構成される一般的な構成からなるレンズ鏡筒である。したがって、レンズ鏡筒の全体的な構成そのものについては、詳細な説明及び図示は省略し、本発明に関わる要部のみを説明する。

図１，図２に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒におけるエンコーダ装置は、所定のエンコーダパターン（２ａ，２ｂ，２ｃ）が形成されたエンコーダ基板２と、このエンコーダ基板２のエンコーダパターン（２ａ，２ｂ，２ｃ）に摺接される電気切片３ａを有する切片部材３と、エンコーダ基板２を固定保持し該エンコーダ基板２を介して切片部材３（電気切片３ａ）に対して相対移動する支持部材である基板支持部材１等によって構成される。

本実施形態における基板支持部材１は、カメラのレンズ鏡筒を構成する複数のレンズ保持枠若しくは各レンズ保持枠を光軸Ｏに沿う方向に進退駆動させるための筒状鏡筒部材のうちの一つに相当する。

即ち、本実施形態においては、基板支持部材１は、略円筒形状に形成されており、その外周面は曲面によって形成されている。この基板支持部材１の外周面上には、レンズ鏡筒の構成部材を光軸Ｏ方向に進退させるのに必要となる構成物、例えば孔状部や溝状部が形成されている。これらの孔部，溝状部は、貫通した形態であったり、有底の形態でに形成されているものである。つまり、これらの孔部，溝状部は、断面形状が少なくとも凹状に形成される部位となっている。基板支持部材１の外周面上に形成される凹状部位として、具体的には、例えば貫通カム溝１ａ等がある。

エンコーダ基板２は、例えばフレキシブルプリント基板等が適用される。エンコーダ基板２上には、複数のエンコーダパターン（２ａ，２ｂ，２ｃ）が形成されている。本実施形態のエンコーダ基板２においては、三つのエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃが形成されている場合の例を示している。

このエンコーダ基板２は、基板支持部材１の外周面上の所定の位置において、曲面に沿うように配置され、所定の固定手段を用いて固定保持されるようになっている。この場合において、基板支持部材１の外周面に対するエンコーダ基板２の固定手段としては、例えば両面粘着テープ等による接着固定等が用いられる。

なお、本実施形態におけるエンコーダ基板２の三つのエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃのうちエンコーダパターン２ｃは、機器（カメラのレンズ鏡筒）における電気回路（図示せず）のグランドと導通するコモン領域である。また、エンコーダパターン２ａ，２ｂは、電気切片３ａと基板支持部材１とが相対移動するのに伴ってコモン領域（２ｃ）との間で電気切片３ａを介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となって第１の信号を発生させる第１の信号ライン領域（例えば符合２ａとする）及び第２の信号を発生させる第２の信号ライン領域（例えば符合２ｂとする）である。

切片部材３は、金属等の導通性を有する薄板部材を加工して形成されたものである。切片部材３には、一端が自由端として片持ち状に形成される複数の電気切片３ａが並べて設けられている。これら複数の電気切片３ａの先端は、プレスされ半円形状に曲げられて形成されている。この電気切片３ａの先端形状は、該電気切片３ａの半円形状の円弧部分がエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃに接触した状態で、切片部材３がエンコーダ基板２に対して相対的に移動するとき、電気切片３ａがエンコーダパターン上でスムーズに摺接し得るようにするために設定した形状である。

なお、本実施形態における切片部材３においては、三つのエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃに対応させて三つの電気切片３ａが形成されている。

また、切片部材３は、基板支持部材１に対して相対的に移動する部材に固定保持されているものである。即ち、本実施形態におけるレンズ鏡筒において、基板支持部材１としての筒状鏡筒部材に対して相対的に移動する第２の支持部材であって、該基板支持部材１とは異なるレンズ保持枠若しくは筒状鏡筒部材である切片支持部材４（図１，図２では図示せず。図３参照）に固定保持されている。

一方、エンコーダ基板２は、上述したように基板支持部材１の外周面上の所定の部位に配置され、例えば接着固定された状態となっている。この場合において、エンコーダ基板２に対向する部位には、切片部材３が他の固定部材に固定された状態で配置されている。そして、この場合において、三つのエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに対向する部位には、切片部材３の三つの電気切片３ａのそれぞれが配置され、各電気切片３ａはエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれに摺接されている。

ここで、基板支持部材１において、エンコーダ基板２が配置されている部位を摺動案内面１ｘ（図３参照）というものとする。本実施形態において、この摺動案内面１ｘは、曲面より形成されている。この摺動案内面１ｘの領域内には、基板支持部材１の外周面上に複数存在する孔，カム溝等による凹部のうち貫通カム溝１ａが形成されているものとする。したがって、この貫通カム溝１ａに対応するエンコーダ基板２の領域２ｘ（図３参照）の部位は部分的に基板支持部材１による確実な支持がなされず、若干不安定な状態となっていると言える。

つまり、このような状態にある部位においては、例えば温度変化等の各種の要因に起因してエンコーダ基板２に撓みが生じ、エンコーダ基板２が凹部内に若干落ち込むような可能性が考えられる。この場合、エンコーダパターンと電気切片３ａとの摺接状態が一時的に途絶する可能性がある。これにより、誤信号が発生して、位置情報の誤検出の要因になる。

なお、図３は、摺動案内面１ｘの領域内に形成される凹部として貫通カム溝１ａが形成されている場合の例を示している。

これに対し、図４は、摺動案内面１ｘの領域内に形成される凹部として、基板支持部材１の外周面上の一部が切り欠かれた形態の切欠部１Ａａが形成されている場合を示している。この場合においては、切欠部１Ａａは有底の凹部の形態となっている。この切欠部１Ａａの場合にも、上述の図３の貫通カム溝１ａと同様に、該切欠部１Ａａに対応するエンコーダ基板２の領域２Ａｘ（図４参照）の部位は部分的に基板支持部材１による確実な支持がなされず、図３の場合と同様に若干不安定な状態となっていると言える。

つまり、このような状態にある部位においては、摺動案内面の曲率が急激に変化することになる。電気切片３ａとエンコーダ基板２とが摺接している状態では、電気切片３ａは、摺動案内面に向けてエンコーダ基板２をある程度の力量で押圧している状態にある。したがって、摺動案内面の曲率が変化すると電気切片３ａの押圧力によりエンコーダ基板２が切欠部１Ａａにより形成される有底凹部内に若干落ち込むような可能性が考えられる。この場合、エンコーダパターンと電気切片３ａとの摺接状態が一時的に途絶する可能性がある。これにより、誤信号が発生して、位置情報の誤検出の要因になる。

そこで、本実施形態においては、このような状態にある部位（図３，図４に示す領域２ｘ，２Ａｘの部位）においては、コモン領域のエンコーダパターン２ｃを以下に示すように形成することによって、誤信号の発生を抑止している。

即ち、上述のように構成される本実施形態のエンコーダ装置を有する機器（レンズ鏡筒）において、エンコーダ基板２を基板支持部材１の摺動案内面１ｘ上に固定配置したとき、貫通カム溝１ａ（凹部）に対応するエンコーダ基板２上の領域では、電気切片３ａとコモン領域との摺接が回避されるように、即ち電気切片３ａとコモン領域のエンコーダパターン２ｃとが摺接しないようにコモン領域のエンコーダパターン２ｃを形成している。

具体的には、図１に示すように、コモン領域のエンコーダパターン２ｃにおいて、貫通カム溝１ａに対応する部位では、符合２ｃｃで示す形態の非導通パターンが形成されている。このようにコモン領域を形成することにより、当該部位においては、常にコモン領域と他の信号ライン領域との状態は、電気切片３ａとエンコーダパターンとの摺接状態に関らず、常に非導通状態となる。

この構成を簡略に説明するために、本実施形態のエンコーダ装置の主要部の構成を展開した形態で概念的に示すと、図５，図６に示すようになる。この図５，図６によって、本実施形態のエンコーダ装置の作用を以下に説明する。なお、図５，図６においては、上述の図１〜図３に示す構成部材について対応する部材を同じ符合で示している。

基板支持部材１は、図１〜図３において曲面で構成されているが、これを展開した形態で示すと図５，図６に示すように平面で示される。この基板支持部材１上の摺動案内面１ｘ（図５の二点鎖線で示す領域）にエンコーダ基板２が固定配置される。

エンコーダ基板２には、三つのエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃが形成されている。これら三つのエンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃに対し三つの電気切片３ａが摺接するようになっている。そして、電気切片３ａは、エンコーダ基板２を介してこのエンコーダ基板２が固定される基板支持部材１に対して相対移動するようになっている。そして、電気切片３ａが基板支持部材１に対して相対移動するのに伴って、該電気切片３ａは、エンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃ上を摺接する。このとき、第１の信号ライン領域（２ａ）及び第２の信号ライン領域（２ｂ）のそれぞれとコモン領域（２ｃ）との間は、電気切片３ａを介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となって第１の信号及び第２の信号が発生するようになる。

なお、コモン領域（２ｃ)に対して導通状態となる場合を「０」で示し、非導通状態となる場合を「１」で示すものとする。この場合において、エンコーダパターン２ａ，２ｂ，２ｃが図５，図６に示すように形成されているものとする。

ここで、エンコーダパターンの符合Ｃで示す領域は、凹部（貫通カム溝１ａ）に対応する領域が含まれる。即ち、この部位は、エンコーダ基板２と電気切片３ａとの摺接状態が若干不安定な状態になり得る部位である。このような形態のエンコーダパターンにおいては、図５，図６に示す
領域Ａにおいては、第１の信号ライン領域２ａでは「１」，第２の信号ライン領域２ｂでは「０」となり、
領域Ｂにおいては、第１の信号ライン領域２ａでは「０」，第２の信号ライン領域２ｂでは「１」となり、
領域Ｃにおいては、第１の信号ライン領域２ａでは必ず「１」，第２の信号ライン領域２ｂでは必ず「１」となり、
領域Ｄにおいては、第１の信号ライン領域２ａでは「０」，第２の信号ライン領域２ｂでは「０」となる。

このように、コモン領域のエンコーダパターン２ｃを上記形態で形成することによって、当該領域２ｘ，２Ａｘにおいて、各信号ライン領域（２ａ，２ｂ）の信号は、コモン領域（２ｃ）に対して常に非導通状態を表わす信号となる。

以上説明したように上記一実施形態によれば、エンコーダ基板２の凹部（貫通カム溝１ａ）に対応する領域において、エンコーダ基板２と電気切片３ａとの摺接状態が不安定な状態になり得る部位のコモン領域のエンコーダパターン２ｃを、電気切片３ａとが摺接しないように形成した（図１，図５，図６の符合２ｃｃ）ので、当該部位においては、常にコモン領域に対する他の信号ライン領域とは、電気切片３ａとエンコーダパターンとの摺接状態に関らず、常に非導通状態となる。したがって、これにより、機器の小型化によって、エンコーダ基板２の摺動案内面１ｘに凹部が形成されるような場合にも、誤信号の発生を抑えることができ、よって位置情報の誤検出を抑止し、確実な位置検出を行うことができる。

本実施形態においては、コモン領域のエンコーダパターン２ｃのパターン形状を工夫するのみで、上記効果を得ることが容易にできる。したがって、複雑な構成を追加することなく、また製造工程を増やす必要も無いので、製造コストの増加を抑えながら、所望の効果を容易に得ることができる。

上述の一実施形態においては、エンコーダ装置を有する機器として、カメラのレンズ鏡筒を例に挙げて説明しているが、本発明は、これに限ることなく、エンコーダ装置を有する他の機器においても容易に適用可能である。

例えば、上記一実施形態では、摺動案内面はレンズ鏡筒を構成する筒状部材の外周面上に設けられるものとしている。したがって、摺動案内面は曲面である場合の例示である。しかしながら、図５，図６に示す概略展開図のように、摺動案内面を平面としても、全く同様に本発明を適用することは可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１……基板支持部材
１ａ……貫通カム溝
１ｘ……摺動案内面
１Ａａ……切欠部
２……エンコーダ基板
２ａ，２ｂ，２ｃ……エンコーダパターン
３……切片部材
３ａ……電気切片
４……切片支持部材

Claims (4)

1. エンコーダ装置を有する機器において、
   エンコーダパターンを有するエンコーダ基板と、
   上記エンコーダ基板のエンコーダパターンに摺接される電気切片と、
   上記エンコーダ基板を固定保持し、上記エンコーダ基板を介して上記電気切片に対して相対移動し、平面若しくは曲面からなる摺動案内面を有し、該摺動案内面の一部に凹部が形成された支持部材と、
   を具備し、
   上記エンコーダ基板のエンコーダパターンは、上記機器の電気回路のグランドと導通するコモン領域と、上記電気切片と上記支持部材とが相対移動するのに伴って上記コモン領域との間で上記電気切片を介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となることで信号を発生させる信号ライン領域とを有し、
   上記エンコーダ基板を上記支持部材の上記摺動案内面上に配置したときに上記凹部に対応する上記エンコーダ基板上の領域では、上記電気切片と上記コモン領域との摺接が回避されるように上記コモン領域が形成されていることを特徴とするエンコーダ装置を有する機器。
2. 上記エンコーダ基板は、上記支持部材と上記電気切片とが相対移動するのに伴って上記コモン領域との間で上記電気切片を介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となることで第２の信号を発生させる第２の信号ライン領域を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置を有する機器。
3. 上記電気切片は、上記支持部材に対して相対移動する第２の支持部材に固定保持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ装置を有する機器。
4. エンコーダパターンを有するエンコーダ基板と、
   上記エンコーダ基板のエンコーダパターンに摺接される電気切片と、
   上記エンコーダ基板を固定保持し、上記エンコーダ基板を介して上記電気切片に対して相対移動し、平面若しくは曲面からなる摺動案内面を有し、該摺動案内面の一部に凹部が形成された支持部材と、
   を具備し、
   上記エンコーダ基板のエンコーダパターンは、上記機器の電気回路のグランドと導通するコモン領域と、上記電気切片と上記支持部材とが相対移動するのに伴って上記コモン領域との間で上記電気切片を介して導通状態又は非導通状態のいずれかの状態となることで信号を発生させる信号ライン領域と、を有し、
   上記エンコーダ基板を上記支持部材の上記摺動案内面上に配置したときに上記凹部に対応する上記エンコーダ基板上の領域では、上記電気切片と上記コモン領域との摺接が回避されるように上記コモン領域が形成されていることを特徴とするエンコーダ装置を有するレンズ鏡筒。

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