JP2014010257A - エンコーダ、レンズ装置、および、カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】高精度かつ高分解能な位置検出が可能なエンコーダを提供する。
【解決手段】エンコーダは、円周方向に回転可能な円筒部と、円筒部に取り付けられたスケール部と、スケール部を用いて円筒部の位置を検出する検出部とを備えるエンコーダであって、円筒部は、スケール部を保持する固定保持部と、円筒部の円周方向に移動可能に構成され、スケール部を保持するスケール保持部と、スケール保持部を介してスケール部を固定保持部の側に向って付勢することによって、スケール部を円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物の位置を検出するエンコーダに関する。

従来から、自動焦点調節（オートフォーカス：ＡＦ）機能を有するレンズ装置やカメラなどの光学機器がある。ＡＦ機能は、被写体の合焦状態を検出するフォーカス検出系、合焦用レンズを移動させて撮像素子に被写体像を結像させるレンズ駆動系、および、フォーカス検出系とレンズ駆動系を制御するＡＦ制御系により実現される。フォーカス検出系は、位相差方式やコントラスト方式などの焦点検出を行う。レンズ駆動系には、合焦用レンズの位置を検出するためのエンコーダが設けられている。ＡＦ制御系は、エンコーダの出力に基づいて合焦用レンズの動作を制御する。

特許文献１、２には、反射スケールを備えた光学式エンコーダが開示されている。この反射スケールは、スケール支持体（またはコロリング）の内側面に両面テープで接着固定されている。

特開２０１１−９９８６９号公報 特開２００７−４７６５２号公報

近年、よりピントの合った画像を得るためにＡＦの更なる高精度化の要求が高まっており、より高精度かつ高分解能な位置検出が可能なエンコーダが求められている。しかしながら、特許文献１、２の構成では、反射スケールが両面テープで接着固定されているため、高精度かつ高分解能な位置検出が困難である。すなわち、両面テープの部分的な厚さのばらつきや、貼り付け作業時のスケールの歪み、更には、温度変化や湿度変化でのスケール部の伸縮に伴う歪みなどにより、反射パターンの保証可能な精度が制限される。

そこで本発明は、高精度かつ高分解能な位置検出が可能なエンコーダ、レンズ装置、および、カメラを提供する。

本発明の一側面としてのエンコーダは、円周方向に回転可能な円筒部と、前記円筒部に取り付けられたスケール部と、前記スケール部を用いて前記円筒部の位置を検出する検出部と、を備えるエンコーダであって、前記円筒部は、前記スケール部を保持する固定保持部と、前記円筒部の前記円周方向に移動可能に構成され、前記スケール部を保持するスケール保持部と、前記スケール保持部を介して前記スケール部を前記固定保持部の側に向って付勢することによって、前記スケール部を前記円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部とを有する。

本発明の他の側面としてのレンズ装置は、光軸方向に移動可能なレンズと、光軸回りに回転することで前記レンズを前記光軸方向に移動させる円筒部と、前記円筒部に取り付けられたスケール部と、前記スケール部を用いて前記円筒部の位置を検出する検出部とを備えるレンズ装置であって、前記円筒部は、前記スケール部を保持する固定保持部と、前記円筒部の前記光軸回りに移動可能に構成され、前記スケール部を保持するスケール保持部と、前記スケール保持部を介して前記スケール部を前記固定保持部の側に向って付勢することによって、前記スケール部を前記円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部とを有する。

本発明の他の側面としてのカメラは、光軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズからの被写体像の光電変換を行う撮像素子と、光軸回りに回転することで前記レンズを前記光軸方向に移動させる円筒部と、前記円筒部に取り付けられたスケール部と、前記スケール部を用いて前記円筒部の位置を検出する検出部と、を備えるカメラであって、前記円筒部は、前記スケール部を保持する固定保持部と、前記円筒部の前記光軸回りに移動可能に構成され、前記スケール部を保持するスケール保持部と、前記スケール保持部を介して前記スケール部を前記固定保持部の側に向って付勢することによって、前記スケール部を前記円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、高精度かつ高分解能な位置検出が可能なエンコーダ、レンズ装置、および、カメラを提供することができる。

実施例１におけるフォーカス駆動ユニットの要部断面図である。 実施例１における撮像装置の要部断面図である。 実施例１における交換レンズの分解斜視図である。 実施例１におけるフォーカスレンズユニットの分解斜視図である。 実施例１におけるカム筒ユニットの斜視図である。 実施例１におけるフォーカスレンズユニットの斜視図である。 実施例１におけるフォーカスユニットの斜視図である。 実施例１におけるフォーカス駆動ユニットの斜視図である。 実施例１におけるフォーカス駆動ユニットの背面図である。 実施例１におけるフォーカス駆動ユニットの分解斜視図である。 実施例１におけるエンコーダの構成図である。 実施例１におけるフィルムスケールの構成図である。 実施例１における第２トラックのセンサ出力例である。 実施例１における信号同期の説明図である。 実施例１における駆動リングユニット周りの要部斜視図である。 実施例１における駆動リングユニットの側面図である。 実施例１における駆動リングユニットの断面図である。 実施例１におけるスケール保持部の光軸方向断面図である。 実施例１におけるスケール保持部の詳細断面図である。 実施例１におけるスケール保持板金の斜視図である。 実施例１におけるフィルムスケールの着脱を説明する断面図である。 実施例１におけるフィルムスケールの着脱を説明する斜視図である。 実施例１におけるセンサヘッドおよびその周辺構造の説明図である。 実施例１におけるセンサヘッドユニットの斜視図である。 実施例１における駆動リングユニット周りの要部背面図である。 実施例２における駆動リングユニットの斜視図である。 実施例２における駆動リングユニットの側面図である。 実施例２における駆動リングユニットの断面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図２を参照して、本発明の実施例１における撮像装置（光学機器）について説明する。図２は、本実施例における撮像装置を構成するレンズ交換式デジタル一眼レフカメラ（カメラ本体）および交換レンズ（レンズ装置）の要部断面図である。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、カメラ本体とレンズ装置とが一体的に形成された撮像装置（カメラ）にも適用可能である。

図２において、１はカメラ、２は交換レンズである。１ａはカメラ１のカメラマウント部、２ａはレンズ２のレンズマウント部である。カメラマウント部１ａとレンズマウント部２ａは、バヨネット結合により機械的に着脱可能であり、カメラ１と交換レンズ２はこれらのマウント部を介して電気的通信を行う。３はメインミラー、４はペンタプリズム、５はファインダレンズである。交換レンズ２により結像される被写体像は、メインミラー３で反射されてペンタプリズム４で正立像となることにより、ファインダレンズ５により観察可能である。６はサブミラー、７は焦点検出ユニットである。交換レンズ２により結像される被写体像は、メインミラー３で透過された一部の光束がサブミラー６で反射され、焦点検出ユニット７へ導かれる。焦点検出ユニット７は、周知のフィールドレンズ、二次結像レンズ、および、一対のＡＦセンサを備えて構成され、いわゆる位相差方式による焦点検出を行う。

８は撮像素子である。撮像素子８は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどを備えて構成され、交換レンズ２を介して得られた被写体の光量を電気信号に変換する（被写体像の光電変換を行う）光電変換素子である。撮像素子８のセンサ面と焦点検出ユニット７のＡＦセンサのセンサ面は、互いに共役の位置にある。焦点検出ユニット７は、撮像素子８における合焦状態を予め検出することが可能である。９はディスプレイパネルである。ディスプレイパネル９は、撮像素子８から得られた被写体像を確認するために表示する。またディスプレイパネル９は、その他の種々の撮影情報の確認やカメラのモード設定のための表示を、操作部（不図示）の操作に基づいて行う。

続いて、交換レンズ２の撮影光学系について説明する。図２において、Ｌ１は第一レンズ群、Ｌ２は第二レンズ群、Ｌ３は第三レンズ群、Ｌ４は第四レンズ群、Ｌ５は第五レンズ群、Ｌ６は第六レンズ群である。第一レンズ群Ｌ１、第三レンズ群Ｌ３、第五レンズ群Ｌ５、および、第六レンズ群Ｌ６は、光軸ＯＡの方向（光軸方向）において固定されたレンズ群である。一方、第二レンズ群Ｌ２および第四レンズ群Ｌ４は、光軸方向に移動することで合焦動作を行う。図２中の光軸ＯＡの上側に示される第二レンズ群Ｌ２および第四レンズＬ４は、無限の被写体に合焦している状態である。一方、光軸ＯＡの下側に示される第二レンズ群Ｌ２ｍおよび第四レンズＬ４ｍは、最至近の被写体に合焦している状態である。１０は絞りであり、交換レンズ２が結像する被写体の光量を調整する。

次に、図３を参照して、交換レンズ２の構成について説明する。図３は、交換レンズ２の分解斜視図である。１１は第一レンズ群Ｌ１を含む第一レンズユニット、１２は第二レンズ群Ｌ２を含む第二レンズユニット、１３は第三レンズ群Ｌ３および絞り１０を含む第三レンズユニットである。１４は第四レンズ群Ｌ４を含む第四レンズユニット、１５は第五レンズ群Ｌ５および第六レンズ群Ｌ６を含む第五レンズユニットである。１６は前側固定リングユニットであり、透明窓部１６ａを有する。１７は後側固定リングユニット、１８はメイン基板、１９はレンズマウントユニットである。２０はフォーカスユニットであり、第二レンズユニット１２、第三レンズユニット１３、第四レンズユニット１４を含み、合焦動作を行う。２０ａはフォーカスユニット２０に設けられたマニュアル操作リングである。撮影者は、マニュアル操作リング２０ａを手動で操作する（光軸回りに回転操作する）ことにより、マニュアル操作リング２０ａに従動する、（後述する）駆動リング２６を光軸回りに回転することができる。そして、それにより、レンズユニット（第二レンズ群Ｌ２、第四レンズ群Ｌ４）を光軸方向に移動可能であり、合焦状態を調節することができる。２０ｂは被写体距離を表示する距離指標である。距離指標２０ｂにより、前側固定リングユニット１６の透明窓部１６ａを介して被写体距離を確認することができる。

カメラ１の制御部（不図示）は、被写体の合焦状態を焦点検出ユニット７から検出し、カメラマウント部１ａおよびレンズマウント部２ａを介して、交換レンズ２にレンズ駆動量を通信する。交換レンズ２は、メイン基板１８に設けられた制御部の指令に基づいて合焦動作を行う。合焦動作完了後、メインミラー３およびサブミラー６が光路外に退避され、撮像素子８により撮影画像が得られる。

次に、図４乃至図７を参照して、フォーカスユニット２０の構成について詳述する。図４は、フォーカスレンズユニット２３の分解斜視図である。第二レンズユニット１２は周辺部に３個のカムフォロワーピン１２ａ、第三レンズユニット１３は周辺部に３個の支持ピン１３ａ、第四レンズユニット１４は周辺部に３個のカムフォロワーピン１４ａをそれぞれ有する。２１は各レンズユニットを支持して案内する案内筒である。３本の直進溝２１ａで３個のカムフォロワーピン１２ａを支持することにより、第二レンズユニット１２を直進案内している。また、３個の穴部２１ｂで３個の支持ピン１３ａを介して第三レンズユニット１３を支持して固定している。また、３本の直進溝２１ｃで３個のカムフォロワーピン１４ａを支持することにより、第四レンズユニット１４を直進案内している。

２２は、案内筒２１の内部に定位置回転可能に支持されたカム筒である。図５は、カム筒２２（カム筒ユニット）の斜視図である。以下、案内筒２１およびカム筒２２を併せて説明する。カム筒２２には、第二レンズユニット１２および第四レンズユニット１４の倒れを規制する３本のカム溝２２ａ、２２ｃが設けられている。２２ｄは、カム筒２２を案内筒２１に対して回転させるための連結ピンである。図４に示されるように、連結ピン２２ｄは、案内筒２１の周方向溝部２１ｄから外周に突出している。第三レンズユニット１３は、案内筒２１に支持され固定されているため、カム筒２２には３本の支持ピン１３ａの逃がし溝２２ｂが設けられている。

図６は、フォーカスレンズユニット２３の斜視図である。図６（ａ）は図２中の光軸ＯＡの上側に示される第二レンズ群Ｌ２および第四レンズＬ４が無限の被写体に合焦している状態である。一方、図６（ｂ）は、図２中の光軸ＯＡの下側に示される第二レンズ群Ｌ２および第四レンズＬ４が最至近の被写体に合焦している状態である。また、図７（ａ）、（ｂ）は、フォーカスユニット２０の２方向から見た斜視図である。図７において、マニュアル操作リング２０ａ、距離指標２０ｂは省略されている。フォーカスユニット２０は、フォーカスレンズユニット２３および後述のフォーカス駆動ユニット２４を備えて構成されている。フォーカス駆動ユニット２４でフォーカスレンズユニット２３の連動ピン２２ｄを回転させることにより、合焦動作が行われる。

次に、図１、および、図８乃至図１０を参照して、フォーカス駆動ユニット２４の構成について詳述する。図８は、フォーカス駆動ユニット２４の斜視図であり、図７（ｂ）と同一方向視である。図９は、フォーカス駆動ユニット２４の背面図である。図１は、図９中の線Ａ−Ａで示されるフォーカス駆動ユニット２４の要部断面図である。図１０は、フォーカス駆動ユニット２４の分解斜視図である。

２５は駆動ベース、２６はそれ自体の円周方向に回転可能な駆動リング（円筒部）である。２７は連結キーであり、駆動リング２６に２本のビスを用いて固定されており、図７（ｂ）に示されるようにフォーカスレンズユニット２３の連動ピン２２ｄと係合する。２８はマニュアル連動リング、２９は滑りリングである。滑りリング２９は、駆動ベース２５に径嵌合している。マニュアル連動リング２８は、滑りリング２９に回転可能に径嵌合している。３０はＵＳＭ連動リング、３１はＵＳＭロータ、３２は加圧用板バネを含むＵＳＭステータユニット、３３はステータ回転止めリングである。ＵＳＭロータ３１、ＵＳＭステータユニット３２、および、ステータ回転止めリング３３により周知の振動波モータが構成される。ＵＳＭ連動リング３０とＵＳＭロータ３１は一体的に回転する。

３４は、３個の差動コロであり、駆動リング２６の周囲に放射方向に設けられた３箇所の軸部２６ａに回転可能に支持されている。３個の差動コロ３４は、ＵＳＭステータユニット３２に含まれる加圧用板バネの加圧力でマニュアル連動リング２８とＵＳＭ連動リング３０で挟み込まれることにより、駆動リング２６を光軸方向に支持している。駆動リング２６は、定位置で回転可能に支持されており、回転軸の支持構成の詳細については後述する。ＵＳＭステータユニット３２によりＵＳＭロータ３１を回転させると、停止しているマニュアル連動リング２８と回転するＵＳＭ連動リング３０に挟まれた差動コロ３４は、マニュアル連動リング２８の上を転動して駆動リング２６を回転させる。また、マニュアル連動リング２８を回転させると、停止しているＵＳＭ連動リング３０の上を差動コロ３４が転動して駆動リング２６が回転する。ＵＳＭ連動リング３０は、図３のマニュアル操作リング２０ａと、回転を伝えるように係合しており、マニュアル操作リング２０ａを手動で回転させることにより、駆動リング２６を回転させることができる。すなわち駆動リング２６は、常に電動、手動のいずれでも回転させることが可能であり、いわゆるフルタイムマニュアルの構成を有する。

３５は、光学式位置検出エンコーダを構成するフィルムスケール（スケール部）である。フィルムスケール３５は、短冊状で可撓性を有する反射式のスケールであり、駆動リング２６の内周壁に取り付けられて（内周壁に沿って取り付けられて）いる。３６は位置検出エンコーダを構成するセンサヘッド、３７はセンサヘッド３６を保持するセンサホルダである。センサヘッド３６は、センサホルダ３７を介してフィルムスケール３５に対して高精度に位置決めされて駆動ベース２５に一体的に固定されている。３８はガイドコロである。３９は、ガイドコロ３８の回転軸であり、駆動リング２６を定位置で回転可能に支持している。

次に、図１１乃至図１４を参照して、光学式位置検出エンコーダの構成および検出原理について説明する。本実施例のエンコーダは、絶対位置の検出が可能ないわゆるアブソリュート式のエンコーダであるが、これに限定されるものではない。なお、ここでいう絶対位置とは、センサヘッド３６に対するスケール部、或いはこのスケール部が取り付けられた駆動リング２６の相対的な位置のことである。また、この絶対位置を検出するアブソリュート式のエンコーダ以外のものとしては、センサヘッドに対するスケール部の位置の時間変化量を検出することが可能なエンコーダが挙げられる。本発明のエンコーダ（スケール部）は、このいずれのエンコーダであっても構わない。また、本発明における駆動リング（被検出対象物である円筒部）の位置とは、回転方向の位置のことであり、この回転方向の位置に応じて、指令信号が生成される。図１１は、本実施例の光学式エンコーダの構成図であり、図１１（ａ）は斜視図、図１１（ｂ）は断面図をそれぞれ示している。また、簡略化のために円周方向に展開した構成で説明する。図１１中の座標軸において、Ｘ軸方向は円周方向を展開した方向、Ｙ軸方向は光軸方向、Ｚ軸方向は放射方向である。図１１（ｂ）は、Ｘ軸方向から見た断面図であり、光軸ＯＡに垂直な平面での断面に相当する。

フィルムスケール３５は、センサヘッド３６と対向するように配置される。フィルムスケール３５は、駆動リング２６に一体的に固定されて、格子配列方向であるＸ軸方向に移動可能である。３６ａは、ＬＥＤチップを備えて構成される光源である。３６ｂ、３６ｃは、信号処理回路を内蔵した二つのフォトＩＣチップである。３６ｄ、３６ｅは、フォトＩＣチップ３６ｂ、３６ｃ上に実装されたフォトダイオードアレイを備えて構成される二つの受光素子である。３６ｆはプリント基板、３６ｇは透明樹脂、３６ｈは保護ガラスである。光源３６ａおよびフォトＩＣチップ３６ｂ、３６ｃは、プリント基板３６ｆに実装され、透明樹脂３６ｇと保護ガラス３６ｈで封入されている。

次に、図１２を参照して、光学スケール（フィルムスケール３５）の構成について説明する。図１２（ａ）はフィルムスケール３５の全体構成図であり、図１２（ｂ）はスリットパターンの拡大図である。スリットパターンは、反射膜により形成されている。フィルムスケール３５は、第１トラック３５ａおよび第２トラック３５ｂを含むトラックを有する。第１トラック３５ａは、スケール部の幅方向の上側（図１２（ｂ））に設けられている。第２トラック３５ｂは、スケール部の幅方向の下側（図１２（ｂ））に設けられている。第１トラック３５ａの反射パターンは、ピッチＰ１の周期的なパターン３５ｃ、第２トラック３５ｂの反射パターンはピッチＰ１よりも若干大きいピッチＰ２の周期的なパターン３５ｄである。これらのピッチのそれぞれによりバーニア検出信号の周期が構成される。パターン３５ｄは、スケール部の幅方向に等間隔で欠落したパターン（所定の欠落の周期を有するパターン）である。図１２（ａ）に示されるように、パターン３５ｄは、反射部の反射面積の幅が移動方向に変化するように構成されている。光源３６ａから出射された光は、フィルムスケール３５の反射パターン（パターン３５ｃ、３５ｄ）に照射される。

パターン３５ｃが形成された第１トラック３５ａおよびパターン３５ｄが形成された第２トラック３５ｂに照射された光は、それぞれのパターンで反射され、受光部３６ｄおよび受光部３６ｅに入射する。光源３６ａの発光量は、受光部３６ｄへの入射光量に対する総出力に基づいて制御され、受光部３６ｄの出力振幅が一定値に保たれる。これにより、光源３６ａの温度環境や経時劣化などによる発光効率の変化を受けない構成となる。

図１３は、第２トラック３５ｂのセンサ出力例であり、受光部３６ｅが第２トラック３５ｂの反射パターン３５ｄに対して出力する信号の生波形を示している。図１３に示されるように、信号の振幅は、前述の欠落したパターンに対応する反射面積に応じて、すなわちパターンの位置に応じて、信号の振幅が変化する。フォトＩＣチップ３６ｄ、３６ｅから得られる信号は、それぞれパターン３５ｃのピッチＰ１およびパターン３５ｄのピッチＰ２に対応して９０度位相のずれた正弦波信号の組である。

次に、図１４を参照して、絶対位置の検出原理について説明する。図１４は、信号同期の説明図であり、信号振幅（受光量から変換される電圧値）とスケール位置との関係を示している。図１４（ｃ）は下位信号（インクリメンタルパターン）であり、フォトＩＣチップ３６ｄから得られたピッチＰ１の９０度位相のずれた二つの正弦波信号を逆正接変換して得られた−πから＋πの間で繰り返す位相信号である。同様に、フォトＩＣチップ３６ｅからはピッチＰ２の位相信号が得られる。これらの位相信号を差し引いて得られた信号が、図１４（ｂ）に示される中位信号（バーニア）である。中位信号は、位相の差信号であるため、元信号の誤差が拡大されて下位信号よりも精度が劣化する。図１４（ａ）は上位信号であり、図１３に示される信号の振幅に対応している。絶対位置は、上位信号の出力値に基づいて中位信号の繰り返し信号の何番目であるかを特定し、更に中位信号の出力値に基づいて下位信号が中位信号の繰り返し信号内で何番目であるかを特定することにより得られる。第１トラック３５ａおよび第２トラック３５ｂのパターン３５ｃ、３５ｄの精度が何らかの要因で劣化すると、中位信号および下位信号は大きく劣化して信号同期が取れなくなる場合がある。このため、パターン３５ｃ、３５ｄを高精度に保つ必要がある。

次に、図１５乃至図１７を参照して、駆動リングユニットの構成について詳述する。図１５は、駆動リングユニット周りの要部斜視図である。本実施例において、駆動リング２６に一体化された差動コロ３４、連結キー２７、および、フィルムスケール３５の保持部の機構を含めて駆動リングユニットという。図１６は、駆動リングユニットの側面図、図１７は図１６中の線Ａ−Ａでの断面図である。２６ｂは、駆動リング２６の内周壁に設けられたフィルムスケール３５の一端を円周方向および径方向（放射方向）に位置規制する固定突起部（固定保持部）である。

４０はスケール保持板金（スケール保持部）である。スケール保持板金４０は、駆動リング２６の円周方向（光軸回り）に移動可能に構成され、フィルムスケール３５を保持する。４１はスケール保持板金４０の光軸方向の位置を規制するボールである。４２はスケール付勢バネ（スケール付勢部）である。スケール付勢バネ４２は、スケール保持板金４０を介してフィルムスケール３５を駆動リング２６の円周方向に付勢する。本実施例において、スケール付勢バネ４２はコイルバネ（圧縮コイルバネ）であるが、これに限定されるものではない。４３はスケール付勢バネ４２の脱落防止のためのバネカバーである。このように、フィルムスケール３５は、一端が駆動リング２６に設けられた固定突起部２６ｂにより保持され、他端がスケール付勢バネ４２より円周方向に付勢されることで、駆動リング２６の内周壁に取り付けられている。

次に、図１８乃至図２０を参照して、スケール保持板金４０を含むスケール保持構造部について詳述する。図１８はスケール保持構造部の光軸方向の断面図であり、図１８（ａ）は図１７中の線Ｂ−Ｂの断面図、図１８（ｂ）は図１７中の線Ｃ−Ｃの断面図である。図１９はスケール保持構造部の詳細断面図、図２０はスケール保持板金４０の斜視図である。

スケール付勢バネ４２は、駆動リング２６の固定部２６ｃとスケール保持板金４０のバネ受け部４０ａとの間で突っ張ることにより、フィルムスケール３５の端部３５ｅに付勢力を与える。フィルムスケール３５の端部３５ｅは、スケール保持板金４０の突起部４０ｂにより、径方向への脱落が規制される。このように突起部４０ｂは、フィルムスケール３５の保持状態において、駆動リング２６の径方向へのフィルムスケール３５の移動を規制する径方向規制部である。また、スケール保持板金４０に設けられた球状突起部４０ｃが駆動リング２６の内周壁に当接することにより、スケール保持板金４０の径方向の位置が規制される。

スケール保持板金４０は、円周方向に形成された溝部４０ｄ（第１の溝部）を有する。また駆動リング２６は、円周方向に形成された溝部２６ｄ（第２の溝部）を有する。溝部４０ｄと溝部２６ｄとの間には、溝部４０ｄおよび溝部２６ｄに沿って移動可能なボール４１が設けられている。すなわちボール４１は、スケール保持板金４０の周方向の溝部４０ｄと駆動リング２６の周方向の溝部２６ｄとの間に挟み込まれている。このような構成により、スケール保持板金４０の周方向の動きが滑らかになり、かつ、スケール保持板金４０の光軸方向への移動を防止することができる。スケール保持板金４０の端部４０ｅは、駆動リング２６の溝部２６ｅに対して嵌合設定で規制される。また、フィルムスケール３５の光軸方向は、駆動リング２６の径方向の段差部２６ｆに突き当てることにより位置決めされる。

以上の構成により、スケール保持板金４０が円周方向に移動可能に位置規制され、フィルムスケール３５を駆動リング２６の内周壁に突っ張って固定することが可能となる。フィルムスケール３５は、スケール付勢バネ４２の弾性力により固定されているため、温度変化や吸湿等によりフィルムスケール３５が伸縮した場合でも無理な力を及ぼすことがない。このため、第１トラック３５ａおよび第２トラック３５ｂのパターン３５ｃ、３５ｄを高精度に保つことができる。仮に、フィルムスケール３５の両端部が駆動リング２６に固定されていると、フィルムスケール３５には伸縮に伴って歪が生じる。この結果、図１４に示される下位信号および中位信号の精度が劣化して同期が取れなくなる場合がある。

図２１は、フィルムスケール３５の着脱を説明する断面図であり、図１７と同一位置の断面を示している。スケール保持板金４０は、突起部４０ｂがフィルムスケール３５の端部３５ｅを径方向に規制しない位置まで反時計方向（矢印方向）に退避している。このため、フィルムスケール３５の端部３５ｅは、径方向（内径方向）に浮き上がっている。

図２２は、フィルムスケール３５の着脱を説明する斜視図である。図２２（ａ）は、フィルムスケール３５が駆動リング２６に固定されている状態（フィルムスケール３５の保持状態）を示す。図２２（ｂ）は、スケール保持板金４０を退避させた状態（フィルムスケール３５の規制解除状態）を示す。図２２（ｃ）は、図２１と同じ状態を示す。フィルム保持板金４０は、突起部４０ｂ（径方向規制部）によるフィルムスケール３５の規制を解除する解除位置（図２２（ｂ）、（ｃ））に移動可能である。このため、フィルムスケール３５の駆動リング２６への着脱を容易にすることができる。また、スケール保持板金４０に突起部４０ｆを設けると、スケール保持板金４０の退避の操作が更に容易となり、フィルムスケール３５の駆動リング２６への着脱の作業性を向上させることができる。また、スケール付勢バネ４２をコイルバネで構成することにより、スケール保持板金４０の退避量を十分に確保しながらバネ定数を小さく設定することができる。このため、フィルムスケール３５の伸縮に対して安定した付勢力を与えることが可能となる。

次に、図２３を参照して、センサヘッド３６の構成について説明する。図２３は、センサヘッド３６およびその周辺構造の説明図である。図２３において、フォーカス駆動ユニット２４から、滑りリング２９、マニュアル連動リング２８、駆動リングユニット、ＵＳＭ連動リング３０、および、ＵＳＭロータ３１を省略している。４４はセンサフレキであり、センサフレキ４４にはセンサヘッド３６が実装されている。センサヘッド３６およびセンサフレキ４４をセンサホルダ３７で保持することにより、駆動リング２６の位置を検出するセンサヘッドユニット（検出部）が構成される。

続いて、図２３、図２４（ａ）、および、図１を参照して、センサヘッド３６の位置決めについて説明する。図２４は、センサヘッドユニットの斜視図である。センサヘッド３６は、センサホルダ３７に位置決めされてから接着固定される。接着位置は、好ましくは、図２３中の矢印Ａで示される破線の楕円位置に設定される。センサフレキ４４とセンサホルダ３７とを接着固定することにより、光学素子であるセンサヘッド３６に接着剤が回り込んで出力が劣化することを防止することができる。センサホルダ３７の平面位置は、位置決め穴３７ａおよび長穴３７ｂが駆動ベース２５の位置決めピン２５ａ、２５ｂに嵌合することにより決定される。またセンサホルダ３７には、２本の付勢腕３７ｃと２個の引き込み腕３７ｄで駆動ベース２５の取付け部（不図示）を抱き込んで固定される。

センサヘッド３６とセンサホルダ３７との位置決めは、以下の方法により行われる。すなわち、光軸方向は、センサホルダ３７の光軸基準壁３７ｅにおいてセンサホルダ３７に設けられたバネ部３７ｆにより付勢される。フィルムスケール３５に対するセンサヘッド３６のギャップ方向は、センサホルダ３７のギャップ基準壁３７ｇ、３７ｈにより決定される。付勢部については後述する。また、センサヘッド２６を基準壁３７ｉに突き当てることにより、センサヘッド２６の検出方向における位置が決定される。

次に、センサフレキ４４の引き回しについて説明する。図２４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、センサヘッド３６が実装されたセンサフレキ４４をセンサホルダ３７に固定する前の状態の斜視図である。図２４（ｂ）は、展開状態のセンサフレキ４４を示す。センサヘッド３６は、検出方向の両端に接続端子（不図示）が設けられており、手前側の配線は部分４４ａを迂回して部分４４ｂへ引き回される。センサフレキ４４は、２点鎖線Ｂで折り返される。図２４（ｃ）、（ｄ）は、折り返された状態のセンサフレキ４４を示す。３７ｊは、センサホルダ３７に一体的に設けられた付勢バネである。図２４（ａ）の状態にユニット化されることで、センサフレキ４４の折り返し部（部分４４ａ）を挟み込んでセンサヘッド３６をギャップ基準壁３７ｇ、３７ｈに位置決めする。これにより、光軸方向およびギャップ方向のスペースを有効活用することができる。

図２５は、駆動リングユニット周りの要部背面図である。３組のガイドコロ３８および回転軸３９が駆動ベース２５に対して均等な角度（１２０度）で配置されている。ここで、均等とは、厳密に均等な角度だけでなく実質的に均等と評価できる角度（略均等な角度）も含む意味である。上側の２箇所の回転軸３９は、駆動ベース２５に固定されている。一方、下側の回転軸３９は、駆動ベース２５に対して放射方向外向きに付勢されており、駆動リング２６を定位置で回転可能に支持している。４５はガイドコロホルダ、４６は圧縮コイルバネである。ガイドコロホルダ４５は回転軸３９を保持し、駆動ベース２５に対して２個の圧縮コイルバネ４６で外向きに付勢されている。図２５（ａ）は無限位置、図２５（ｂ）は最至近位置の状態をそれぞれ示している。図２５（ａ）中のＡで示される角度は、連結キー２７が揺動する範囲である。また、ガイドコロ３８が規制する駆動リング２６の内周壁は、図２５（ａ）中のＢで示される角度範囲であり、ＡとＢは同一の角度である。

次に、図２６乃至図２８を参照して、本発明の実施例２における駆動リングユニットについて説明する。図２６は駆動リングユニットの斜視図、図２７は駆動リングユニットの側面図、図２８は駆動リングユニットの断面図である。図２８は、図２７中の線Ａ−Ａの断面に相当する。４７は駆動リング、４８はスケール保持板金、４９はスケール付勢バネである。スケール付勢バネ４９は引張りコイルバネであり、駆動リング４７の固定部４７ａに対してスケール保持板金４８引っ張ることで、フィルムスケール３５を付勢する。また、図２７に示されるように、スケール付勢バネ４９をスケール保持板金４８に対して斜めに配置することで、スケール保持板金４８の光軸方向のガタが付勢される。他の構成は、実施例１と同様であるためそれらの説明は省略する。

上記各実施例によれば、可撓性を有するスケール部材をスケール保持部材を介してスケール付勢部材により円筒部材の内周壁に一体的に保持することで、より高精度・高分解能な位置検出を可能にした位置検出エンコーダを提供することができる。このため、上記各実施例によれば、高精度かつ高分解能な位置検出が可能なエンコーダ、レンズ装置、および、カメラを提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２６ 駆動リング（円筒部）
２６ｂ 固定突起部（固定保持部）
３５ フィルムスケール（スケール部）
３６ センサヘッド（検出部の構成要素）
３７ センサホルダ（検出部の構成要素）
４０ スケール保持板金（スケール保持部）
４２ スケール付勢バネ（スケール付勢部）
４４ センサフレキ（検出部の構成要素）

Claims (6)

1. 円周方向に回転可能な円筒部と、
   前記円筒部に取り付けられたスケール部と、
   前記スケール部を用いて前記円筒部の位置を検出する検出部と、を備えるエンコーダであって、
   前記円筒部は、
   前記スケール部を保持する固定保持部と、
   前記円筒部の前記円周方向に移動可能に構成され、前記スケール部を保持するスケール保持部と、
   前記スケール保持部を介して前記スケール部を前記固定保持部の側に向って付勢することによって、前記スケール部を前記円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部と、
   を有する、ことを特徴とするエンコーダ。
2. 前記スケール保持部は、
   前記スケール部の保持状態において、前記円筒部の径方向への該スケール部の移動を規制する径方向規制部を有し、
   前記径方向規制部による前記スケール部の規制を解除する解除位置に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記スケール保持部は、前記円周方向に形成された第１の溝部を有し、
   前記円筒部は、前記円周方向に形成された第２の溝部を有し、
   前記第１の溝部と前記第２の溝部との間には、該第１の溝部および該第２の溝部に沿って移動可能なボールが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のエンコーダ。
4. 前記スケール付勢部は、コイルバネであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエンコーダ。
5. 光軸方向に移動可能なレンズと、
   光軸回りに回転することで前記レンズを前記光軸方向に移動させる円筒部と、
   前記円筒部に取り付けられたスケール部と、
   前記スケール部を用いて前記円筒部の位置を検出する検出部と、を備えるレンズ装置であって、
   前記円筒部は、
   前記スケール部を保持する固定保持部と、
   前記円筒部の前記光軸回りに移動可能に構成され、前記スケール部を保持するスケール保持部と、
   前記スケール保持部を介して前記スケール部を前記固定保持部の側に向って付勢することによって、前記スケール部を前記円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部と、
   を有する、ことを特徴とするレンズ装置。
6. 光軸方向に移動可能なレンズと、
   前記レンズからの被写体像の光電変換を行う撮像素子と、
   光軸回りに回転することで前記レンズを前記光軸方向に移動させる円筒部と、
   前記円筒部に取り付けられたスケール部と、
   前記スケール部を用いて前記円筒部の位置を検出する検出部と、を備えるカメラであって、
   前記円筒部は、
   前記スケール部を保持する固定保持部と、
   前記円筒部の前記光軸回りに移動可能に構成され、前記スケール部を保持するスケール保持部と、
   前記スケール保持部を介して前記スケール部を前記固定保持部の側に向って付勢することによって、前記スケール部を前記円筒部の内周壁に取り付けるスケール付勢部と、
   を有する、ことを特徴とするカメラ。