JP2016161805A

JP2016161805A - 光学機器

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Publication number: JP2016161805A
Application number: JP2015041188A
Authority: JP
Inventors: 友彦杉山; Tomohiko Sugiyama
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-03
Also published as: JP6602025B2; US9709876B2; US20160259227A1

Abstract

【課題】回転部材の位置検出部を備える光学機器において、位置検出精度を向上させること、および部品点数を削減する。【解決手段】光学機器は、駆動ベースと、駆動ベースに対して所定の回転角で回転可能な駆動リング１７を備える。駆動リング１７は、フィルムスケール２２と、連結部１８、１９を備える。操作リングの回転により、操作リング連結キー１８を介して、駆動リング１７が回転する。駆動リング１７は、カム筒連結キー１９を介して、カム筒を回転させる。駆動ベースに設けられたセンサヘッド２３と、フィルムスケール２２は、駆動リング１７の回転位置を光学的に検出するエンコーダを構成する。駆動リング１７の回転中心軸に沿う方向から見た場合、駆動リング１７の回転範囲の中心位置において、連結部１８、１９とセンサヘッド２３は、回転中心軸に対して略直角になるように配置される。【選択図】図８

Description

本発明は、測定対象物の位置を検出するエンコーダを備える光学機器に関する。

撮像装置に装着される交換レンズなどの光学機器は、光学系を構成する合焦用レンズや変倍用レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動機構部を備える。レンズ駆動機構部には、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。特許文献１には、エンコーダを有するレンズ駆動機構部の構成が開示されている。特許文献１のレンズ駆動機構部は、ベース部と、ベース部に対して円周方向に回転可能な円筒部と、ベース部に対して円筒部を回転可能に支持する少なくとも３つの支持部を備える。円筒部に設けられた連結部と、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ベース部に対する円筒部の位置を検出する検出部が配置される。このようなレンズ駆動系の構成において、連結部と検出部の各位置は円筒部の中心に対して対称であり、光軸方向にオーバーラップすることで、スペース効率を向上させている。

特開２０１４−３５４３８号公報

従来の技術では、円筒部材に対する光軸方向のガタ内での不要な動きによって、位置検出エンコーダの検出精度が低下することを避けるために、加圧用板ばねで円筒部材を光軸方向にガタなく押し付ける必要がある。このため、加圧用バネ、滑りリング、差動コロといった部品が必要になり、部品点数が多くなるという問題がある。
本発明は、回転部材の位置検出部を備える光学機器において、位置検出精度を向上させ、部品点数を削減することを目的とする。

本発明に係る装置は、第１の部材と、該第１の部材に対して相対的に回転可能な第２の部材を備える光学機器であって、前記第２の部材に設けられた連結部と、前記第１の部材に配置された検出部および前記第２の部材に配置された被検出部を有し、前記第１の部材に対する前記第２の部材の位置を検出する位置検出部と、を備え、前記第２の部材の回転中心軸に沿う方向から見た場合に、前記回転中心軸に直交して前記検出部を通る軸を第１の軸とし、前記回転中心軸に直交して前記連結部を通る軸を第２の軸とするとき、前記第２の部材の回転範囲内の位置において前記第１の軸と前記第２の軸とのなす角度が９０度となることを特徴とする。

本発明によれば、回転部材の位置検出精度を向上させ、部品点数を削減することができる。

本実施形態におけるレンズ鏡筒全体の構成を示す断面図である。本実施形態におけるズーム駆動ユニットの斜視図である。図２のズーム駆動ユニットを物体側から見た場合の分解斜視図である。図２のズーム駆動ユニットを撮像部側から見た場合の分解斜視図である。本実施形態における光学式位置検出エンコーダの構成を示す概略図である。本実施形態におけるスケール部の構成および位置検出信号を示す図である。本実施形態における位置検出の説明図である。本実施形態における駆動リングユニットを示す斜視図である。本実施形態における駆動ベースユニットの正面図である。本実施形態におけるセンサヘッドの位置決めの説明図である。本実施形態におけるセンサヘッドと連結キーとの位置関係の説明図である。本実施形態における駆動リングユニットを示す正面図である。本実施形態におけるセンサヘッドと可変抵抗センサとの位置関係の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明は、回転部材の位置検出部を備える各種の光学機器（例えば、レンズ装置や撮像装置等）に適用可能である。本実施形態では、位置検出部を備える光学機器としてレンズ鏡筒を例示する。

図１は、本実施形態に係るレンズ鏡筒全体の構成を示す断面図である。本明細書においては物体側を前側と定義し、撮像部側を後側と定義して、各部の位置関係を説明する。また、径方向（光軸を中心軸とする放射方向）において、光軸に近い側を内周側と定義し、光軸から遠い側を外周側と定義する。

本実施形態の撮影光学系は、前側から１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３ａ、絞りユニット６、防振（像ブレ補正用）レンズＬ３ｂ、フォーカスレンズＬ４、５群レンズＬ５、を有する。１群移動部材１ａは１群レンズＬ１を保持し、２群移動部材２は２群レンズＬ２を保持する。３群移動部材３ａは３群レンズＬ３ａを保持する。防振ユニット３ｂは防振レンズＬ３ｂを保持し、防振レンズＬ３ｂを光軸に垂直な方向に移動することで像ブレを補正する。防振ユニット３ｂは３群移動部材３ａに固定されている。１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３ａ、防振ユニット３ｂは、それぞれ光軸方向に移動することにより変倍動作を行う変倍光学系を構成する。

フォーカス移動部材４はフォーカスレンズＬ４を保持する。不図示のガイドバーによる案内機構と、不図示のボイスコイルモータによる駆動機構が設けられ、フォーカスレンズＬ４を光軸方向に移動させることで焦点調節が行われる。５群固定部材５は、５群レンズＬ５を保持する部材である。絞りユニット６は、光学系の開口径を変化させるために、不図示の駆動部により絞り羽根を光軸と直交する面内で動かして光量を調整する。絞りユニット６は３群移動部材３ａに固定されている。

案内筒７は３群移動部材３ａを直進ガイドする部材であり、複数の案内溝を有する。本実施形態の案内筒７は５群固定部材５に固定され、周方向に３箇所の光軸に平行な案内溝を有する。カム筒８は、案内筒７の外周に嵌合して定位置にて回転する回転部材である。カム筒８の周方向には複数のカム溝部が設けられており、変倍レンズ群を保持した１群移動部材１ａ、２群移動部材２、３群移動部材３ａを光軸方向に駆動保持する。本実施形態では、１群レンズＬ１に対して３つ、２群レンズＬ２に対して１つ、３群レンズＬ３ａに対して３つの、合計７箇所のカム溝部が設けられている。

１群移動部材１ａは、複数の１群カムフォロア（不図示）を有する。１群カムフォロアは、１群移動部材１ａの内周にて略均等に割り当てられて、光軸まわりに所定の角度間隔（略１２０度）ごとに配置されている。１対の１群カムフォロアと、カム筒８の１群用カム溝部との係合により、１群移動部材１ａの光軸方向における位置が決定される。他の２対の１群カムフォロアと１群用カム溝部は、外乱等によりレンズ鏡筒が衝撃を受けた場合の補強を行う。２群移動部材２は、外周に２群カムフォロアを有する。１対の２群カムフォロアと、カム筒８の２群用カム溝部との係合により、２群移動部材２の光軸方向における位置が決定される。

３群移動部材３ａは、複数の３群カムフォロア３ｃを有する。３群カムフォロア３ｃは、３群移動部材３ａの外周にて略均等に割り当てられて、光軸まわりに所定の角度間隔（略１２０度）ごとに配置されている。複数の３群カムフォロア３ｃと、カム筒８の３群用カム溝部および案内筒７の案内溝との係合により、３群移動部材３ａの光軸方向における位置が決定される。

３群移動部材３ａは、外側部に不図示のスリーブ穴部およびＵ溝部を有し、１群移動部材１ａと１群押さえ部材１ｂに固定保持された複数のガイドバー（不図示）と嵌合している。これにより、３群移動部材３ａは１群移動部材１ａの光軸を決めている。また３群移動部材３ａは、３群押さえ部材３ｄと共に内部に複数のガイドバー（図１にはガイドバー１０３のみ図示）を固定保持する。これらのガイドバーは、２群移動部材２に設けられたスリーブ穴部２ａおよびＵ溝部（不図示）と嵌合している。これにより、３群移動部材３ａは２群移動部材２の光軸を決めている。

マニュアルフォーカス（以下、ＭＦと略記する）外観リング９およびＭＦ操作リング１０は、焦点調節の手動操作に使用される操作部材である。ＭＦ操作リング１０は、ＭＦ外観リング９と一体に固定され、ＭＦ固定部材１１とＭＦカバー部材１２に挟まれた状態で回転可能に支持されている。撮影者がＭＦ外観リング９を操作してＭＦ操作リング１０を回転させると、その回転を不図示のセンサが検出する。ＭＦ操作リング１０の回転量に応じて焦点調節動作が行われる。

次に図２から図４を参照して、本実施形態に関わるズーム駆動ユニット２８の構成について詳述する。図２はズーム駆動ユニット２８の斜視図である。図３はズーム駆動ユニット２８を物体側から見た場合の分解斜視図である。図４はズーム駆動ユニット２８を撮像部側から見た場合の分解斜視図である。
マニュアルズーム（以下、ＭＺと略記する）外観リング１３およびＭＺ操作リング１４は、ズーミング操作に使用される操作部材である。ＭＺ操作リング１４は、ＭＺ外観リング１３と一体に固定され、ＭＺ固定部材１５とＭＺカバー部材１６に挟まれた状態で回転可能に支持されている。

駆動リング１７は、ＭＺカバー部材１６と駆動ベース２０で挟み込まれることにより、光軸方向において、駆動ベース２０に対して定位置で回転可能に支持されている。つまり、駆動リング１７は、駆動ベース２０に対して回転可能な円筒部材であり、駆動ベース２０は、駆動リング１７に対するベース部材である。駆動リング１７は、調寸ワッシャー２７の厚みに応じて、光軸方向にて許容範囲内のガタ量を持つように支持されている。駆動リング１７の径方向（放射方向）における支持については、複数のガイドコロ２１を用いて行われる。本実施形態では３つのガイドコロ２１が、駆動ベース２０の外周にて略均等の角度間隔（略１２０度）をもって振り分けて配置される。３つのガイドコロ２１のうちの１つは、径方向に対する付勢機構を有しており、駆動リング１７と駆動ベース２０の径方向にてガタ取りを行う。

ＭＺ操作リング連結キー（以下、リング連結キーという）１８は駆動リング１７に設けられ、２本のビスを用いて固定された第１の連結部である。リング連結キー１８は駆動リング１７に設けられ、ＭＺ操作リング１４の係合部１４ａと係合する。カム筒連結キー１９は駆動リング１７に設けられ、２本のビスを用いて固定された第２の連結部である。カム筒連結キー１９はカム筒８の係合部８ａと係合する。

撮影者がＭＺ外観リング１３を操作してＭＺ操作リング１４を回転させると、リング連結キー１８を介して、駆動リング１７が光軸まわりに回転する。駆動リング１７は、さらにカム筒連結キー１９を介して、カム筒８を光軸まわりに回転させる。前述したとおり、駆動リング１７に連動して回転するカム筒８は、変倍レンズ群を保持した１群移動部材１ａ、２群移動部材２、３群移動部材３ａを光軸方向に移動可能に保持するため、撮像倍率を変化させることができる。

フィルムスケール２２およびセンサヘッド２３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２２は、短冊状で可撓性を有する反射式のスケール部（被検出部）であり、駆動リング１７の内周壁に沿って取り付けられている。検出部であるセンサヘッド２３は、フィルムスケール２２に対して高精度に位置決めされて、駆動ベース２０と一体的に固定されている。

可変抵抗センサ２４は、駆動ベース２０と一体的に固定され、光軸方向に進退可能なセンサカムフォロア２４ａを有する。センサカムフォロア２４ａは、駆動リング１７に設けられたセンサカム溝部１７ａと係合する。これにより、駆動リング１７が駆動ベース２０に対して定位置にて回転した際、この回転に伴ってセンサカムフォロア２４ａが光軸方向に進退する。可変抵抗センサ２４は、センサカムフォロア２４ａの光軸方向における位置に応じて抵抗値が変化する。よって検出部（不図示）は、駆動リング１７の回転角を出力電圧により検出することで把握できる。
本実施形態では、フィルムスケール２２とセンサヘッド２３を有する光学式位置検出エンコーダに加えて、可変抵抗センサ２４を用いて、ＭＺ操作リング１４の回転位置検出が行われる。

図５および図６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。一例として、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を説明するが、これに限定されるものではない。ここでいう絶対位置とは、センサヘッド２３に対する、フィルムスケール２２が取り付けられた駆動リング１７の位置のことである。駆動リング１７の位置とは、光軸を回転中心軸とする回転方向における位置（角度）のことであり、回転方向における位置に応じて出力信号が生成される。

図５は、光学式エンコーダの構成例を示す概略図であり、図５（Ａ）は斜視図、図５（Ｂ）は断面図である。図示の簡略化のため、フィルムスケール２２を円周方向に展開した構成で説明する。図５に示す座標軸において、Ｘ軸方向は円周方向を展開した方向を示し、Ｙ軸方向は光軸方向を示し、Ｚ軸方向は径方向を示す。図５（Ｂ）は、Ｘ軸方向から見た場合の構造をＹＺ平面にて示す。

フィルムスケール２２は、その一部がセンサヘッド２３と対向して配置される。フィルムスケール２２は、駆動リング１７と一体的に固定されており、パターン配列方向に移動可能である。パターン配列方向はＸ方向、つまり円周方向である。センサヘッド２３は光源２３ａと、複数の受光部を備える。光源２３ａは、ＬＥＤ（発光ダイオード）チップを有する発光部である。フォトＩＣチップ２３ｂ，２３ｃは受光部を構成する。フォトＩＣチップ２３ｂ，２３ｃは信号処理回路を内蔵し、フォトダイオードアレイ２３ｄ，２３ｅをそれぞれ備える。フォトダイオードアレイ２３ｄ，２３ｅは、フォトＩＣチップ２３ｂ，２３ｃ上にそれぞれ実装された受光素子である。センサヘッド２３は、プリント基板２３ｆ、透明樹脂２３ｇ、保護ガラス２３ｈから成る積層構造である。光源２３ａおよびフォトＩＣチップ２３ｂ，２３ｃは、プリント基板２３ｆ上に実装され、透明樹脂２３ｇと保護ガラス２３ｈで封入されている。

次に図６を参照して、フィルムスケール２２の構成例について説明する。図６（Ａ）はフィルムスケール２２の全体構成を示す図であり、図６（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２２は細長の矩形状であり、長辺方向に延在するトラックを有する。本実施形態のトラックは、第１トラック２２ａおよび第２トラック２２ｂを含む。第１トラック２２ａは、スケール部の幅方向（短辺方向）にて図６（Ａ）の上側に配置されている。第２トラック２２ｂは、スケール部の幅方向にて図６（Ａ）の下側に配置されている。第１トラック２２ａの反射パターンは、複数の菱形の形状部から成る以下のパターンにより構成される。
・ピッチＰ１の周期的なパターン２２ｃ。
・ピッチＰ２の周期的なパターン２２ｄ。
ここでＰ１＜Ｐ２である。

第２トラック２２ｂの反射パターンは、複数の菱形の形状部から成る以下のパターンにより構成される。
・ピッチＰ３の周期的なパターン２２ｅ。
・ピッチＰ４の周期的なパターン２２ｆ。
ここでＰ３＜Ｐ４である。

ピッチＰ１よりもピッチＰ３の方が若干大きく、ピッチＰ２よりもピッチＰ４の方が若干大きく、「Ｐ１＜Ｐ３＜Ｐ２＜Ｐ４」の関係である。ピッチＰ１およびＰ３、ピッチＰ２およびＰ４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。光源２３ａから出射した光は、フィルムスケール２２のパターン２２ｃから２２ｆにそれぞれ照射される。パターン２２ｃ，２２ｄが形成された第１トラック２２ａ、およびパターン２２ｅ，２２ｆが形成された第２トラック２２ｂに照射された光は、それぞれのパターンで反射される。パターン２２ｃ，２２ｄによる反射光は、第１受光部（フォトダイオードアレイ２３ｄ）に入射し、パターン２２ｅ，２２ｆによる反射光は、第２受光部（フォトダイオードアレイ２３ｅ）に入射する。光源２３ａの発光量は、第１受光部および第２受光部への入射光量に対する総出力に基づいて制御部（不図示）により制御され、第１受光部および第２受光部の出力信号振幅が一定値に保たれる。これにより、光源２３ａの温度環境や経時変化などの影響によって発光効率の変化を受けない構成となる。なお、フォトＩＣチップ２３ｂ，２３ｃから得られる各出力信号は、それぞれピッチＰ１、ピッチＰ２、ピッチＰ３、ピッチＰ４に対応して９０度の位相差をもつ正弦波信号の組みである。

図６（Ｃ）を参照して、絶対位置の検出原理について説明する。図６（Ｃ）は信号同期の説明図であり、信号振幅とスケール位置との関係を示している。図６（Ｃ）にて上から下へ、上位信号、中位信号、下位信号をそれぞれ示す。図６（Ｃ）に示す下位信号はインクリメンタルパターンの信号である。つまり、下位信号は、フォトＩＣチップ２３ｂ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することにより、−πから＋π（ラジアン）の間で繰り返される周期的な信号である。同様にフォトＩＣチップ２３ｃからはピッチＰ３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る信号が、図６（Ｃ）に示す中位信号（バーニア検出信号）である。図６（Ｃ）に示す上位信号は、可変抵抗センサ２４の出力電圧値から得られる傾斜した直線状の信号である。絶対位置は信号同期処理を行うことで特定される。すなわち、信号同期処理では、上位信号の出力値に基づいて、検出位置が中位信号の繰り返し信号内で何番目であるか特定され、さらに中位信号の出力値に基づいて、検出位置が下位信号の繰り返し信号内で何番目であるか特定される。

次に図７を参照し、絶対位置検出の精度が低下する場合を例示して信号同期について説明する。図７の紙面に垂直な方向がＺ軸方向であり、左右方向がＸ軸方向、上下方向がＹ軸方向である。図７（Ａ）はフィルムスケール２２の第１トラック２２ａおよび第２トラック２２ｂの反射パターン（２２ｃから２２ｆ）と、センサヘッド２３の第１受光部（２３ｄ）および第２受光部（２３ｅ）との相対的な位置関係が正規の状態である場合を示す。この場合、フィルムスケール２２の長辺方向はＸ軸方向に平行である。

これに対し、図７（Ｂ）はフィルムスケール２２とセンサヘッド２３との相対的な位置関係がＺ軸まわりに動いた場合を示す。この場合、フィルムスケール２２の長辺方向はＸ軸方向に対して傾斜している。光源２３ａから出射した光は、フィルムスケール２２の第１トラック２２ａおよび第２トラック２２ｂの反射パターン（２２ｃから２２ｆ）で反射した後、センサヘッド２３の第１受光部（２３ｄ）および第２受光部（２３ｅ）にて正しく受光できない。この結果、中位信号および下位信号への影響が大きくなった場合、信号同期が取れなくなる可能性がある。したがって、フィルムスケール２２とセンサヘッド２３の相対位置については高精度に保つ必要がある。

図８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８は、ＷＩＤＥ（広角）端位置における駆動リングユニットを説明する要部の斜視図である。以下では、駆動リング１７に一体化された、リング連結キー１８、カム筒連結キー１９、フィルムスケール２２とその保持部の機構を含めて、駆動リングユニットという。

駆動リング１７において、その内周壁に設けられたフィルムスケール２２は、その一端部が固定突起部１７ｂによって、円周方向および径方向に位置規制されている。スケール保持板金２５はフィルムスケール２２の保持部材であり、駆動リング１７の円周方向に移動可能である。スケール付勢バネ２６は、スケール保持板金２５を介してフィルムスケール２２に対し、駆動リング１７の円周方向への付勢力を作用させる。すなわち、フィルムスケール２２は、その一端部が駆動リング１７に設けられた固定突起部１７ｂにより保持され、他端部がスケール付勢バネ２６より円周方向に付勢された状態で、駆動リング１７の内周壁に取り付けられる。フィルムスケール２２は、スケール付勢バネ２６の弾性力を受けつつ固定されているので、温度変化や吸湿等の影響によりフィルムスケール２２が伸縮した場合でも無理な力が作用することはない。このため、フィルムスケール２２の第１トラック２２ａおよび第２トラック２２ｂの反射パターン（２２ｃから２２ｆ）の位置を高精度に保つことができる。仮にフィルムスケール２２の両端部が駆動リング１７に固定されている場合を想定する。この場合、フィルムスケール２２には伸縮に伴って歪みが生じる可能性があり、中位信号と下位信号に及ぼす影響が顕著になると信号同期が取れなくなってしまうことが懸念される。本実施形態では、フィルムスケール２２が伸縮した場合への対策を講じることで中位信号と下位信号に及ぼす影響が殆どない。

図９を参照して、駆動ベースユニットの構成を説明する。図９は、駆動ベースユニットをＹ軸方向から見たときの正面図である。駆動ベースユニットは、駆動ベース２０に一体化された、センサヘッド２３、可変抵抗センサ２４、および転動部材を備える。本実施形態では転動部材として、転動可能に支持された２つのガイドコロ２１と、径方向に付勢機構を有するガイドコロ２１ａを例示する。

次に図１０を参照して、センサヘッド２３の位置決めについて説明する。図１０（Ａ）は、Ｚ軸方向から見た場合の駆動ベースユニットを示す。図１０（Ｂ）は、光軸方向（Ｙ軸方向）から見たときの駆動ベースユニットを部分的に示す。センサヘッド基板２９はフレキシブル配線基板であり、センサヘッド２３が実装されている。センサヘッド２３およびセンサヘッド基板２９は、駆動リング１７の位置を検出するために駆動ベース２０に保持される。センサヘッド２３は、駆動ベース２０のセンサ取り付け面に対し、不図示の冶具を用いて、突き当てによる位置決めの後で接着固定される。図１０（Ａ）に複数の接着固定部を斜線部で表す。センサヘッド２３は、複数の取り付け面部に突き当ることで位置決めされる。周方向においてセンサ取り付け面部２０ａにセンサヘッド２３を突き当て、光軸方向（Ｙ軸方向）においてセンサ取り付け面部２０ｂにセンサヘッド２３を突き当てる工程が行われる。放射方向（Ｚ軸方向）においては不図示の冶具を用いることでセンサ取り付け面部２０ｃと同一平面でセンサヘッド２３が取り付けられる。

次に図８と図１１を参照して、センサヘッド２３とリング連結キー１８およびカム筒連結キー１９との位置関係に関して詳述する。図１１（Ａ）は、前側から見た場合のＷＩＤＥ端位置における駆動リングユニットを示す要部の正面図である。図１１（Ｂ）は、前側から見た場合のＴＥＬＥ端位置における駆動リングユニットを示す要部の正面図である。軸Ａ−Ａは光軸に直交し、センサヘッド２３の中央部を通る第１の軸であり、軸Ｂ−Ｂは光軸に直交し、ＸＺ平面にて軸Ａ−Ａに対して直交する軸である。軸Ｃ−Ｃ、軸Ｄ−Ｄは光軸に直交し、ＸＺ平面にて連結部を通る軸である。本実施形態では説明の便宜上、光軸に直交してリング連結キー１８とカム筒連結キー１９との間を通る軸を第２の軸とするが、いずれかの連結キーを通る軸でもよい。

図８に示す様に、ＷＩＤＥ端位置からの手動操作時に、リング連結キー１８には、ＭＺ操作リング１４から撮影者の操作力を受けて作用力Ｆ１が作用する。作用力Ｆ１によって駆動リング１７は、カム筒連結キー１９を介してカム筒８に操作力を伝える。この時、カム筒連結キー１９は、カム筒８から反作用力Ｆ２を受ける。作用力Ｆ１と反作用力Ｆ２によって駆動リング１７には、図１１（Ａ）に示す様に軸Ｃ−ＣまわりのモーメントＭ１が作用する。また図１１（Ｂ）に示す様に、ＴＥＬＥ端位置からの手動操作時には、操作力が、図１１（Ａ）の場合の操作力とは逆方向に作用するため、駆動リング１７には軸Ｄ−ＤまわりのモーメントＭ２が作用する。図７（Ｂ）を参照して説明したように、光学式位置検出エンコーダの絶対位置検出が正確に行われない場合の一例として、フィルムスケール２２とセンサヘッド２３の相対的な位置関係がＺ軸まわりで動く場合が挙げられる。したがって、軸Ａ−Ａまわりの動きが最も不利であり、ＸＺ平面にて軸Ａ−Ａに対して９０度位相がずれた軸Ｂ−Ｂまわりの動きが最も有利となる。

本実施形態では、センサヘッド２３と、リング連結キー１８およびカム筒連結キー１９との、光軸まわり方向の位置関係が、駆動リング１７の回転範囲（ＷＩＤＥ端〜ＴＥＬＥ端）の中心位置において略直角に配置されている。すなわち、図１１（Ａ）にて光軸に関して軸Ｂ−Ｂと軸Ｃ−Ｃとのなす角度と、図１１（Ｂ）にて光軸に関して軸Ｂ−Ｂと軸Ｄ−Ｄとのなす角度とが同じであるか、またはほぼ等しい。光学式位置検出エンコーダの絶対位置検出にとって最も不利な軸Ａ−Ａまわりのモーメントを避け、最も有利な軸Ｂ−Ｂまわりのモーメントが作用する構成とすることで、フィルムスケール２２とセンサヘッド２３の相対位置を高精度に保つことができる。よって、部品点数を削減した上で高精度かつ高分解能な位置検出が可能となる。

次に図１２および図１３を参照して、センサヘッド２３と可変抵抗センサ２４の、光軸まわり方向の位置関係に関して詳述する。図１２は、前側から見た場合の駆動リングユニットを示す要部の正面図である。図１３（Ａ）は、図１２のＥ−Ｅ線に沿って矢印方向から見た場合の断面図であり、センサヘッド２３とフィルムスケール２２からなる光学式位置検出エンコーダの位置関係を示す。図１３（Ｂ）は、図１２のＦ−Ｆ線に沿って矢印方向から見た場合の断面図であり、可変抵抗センサ２４、センサカム溝部１７ａ、リング連結キー１８、カム筒連結キー１９の位置関係を示す。軸Ａ−Ａは光軸に直交し、ＸＺ平面にてセンサヘッド２３と可変抵抗センサ２４を通る軸である。センサカム溝部１７ａはセンサカムフォロア２４ａ（図９参照）と係合する。センサカム溝部１７ａ、リング連結キー１８、カム筒連結キー１９、フィルムスケール２２、センサヘッド２３、可変抵抗センサ２４、スケール保持板金２５は、駆動リング１７の内周の略同一半径上に設けられている。

本実施形態では、光軸まわり方向にて、センサヘッド２３と、リング連結キー１８およびカム筒連結キー１９の位置関係が、駆動リング１７の回転範囲の中心位置において略直角になる配置である。また、センサヘッド２３と可変抵抗センサ２４の位置関係を、駆動リング１７の回転中心軸に関して対称にすることで、スペース効率を向上させることができる。センサヘッド２３、フィルムスケール２２、可変抵抗センサ２４、センサカム溝部１７ａを、駆動リング１７と駆動ベース２０の各ユニットに設けることで、高精度な位置検出が可能となる。本実施形態によれば、ＭＺ操作時の撮影者の操作力により生じるモーメントに対し、フィルムスケール２２とセンサヘッド２３の相対位置を高精度に保つことができる。よって、加圧用バネ、滑りリング、差動コロといった部品を用いる必要はなくなり、部品点数を削減できる。本実施形態によれば、円筒部材が許容される光軸方向のガタ内で動いた場合でも、高精度かつ高分解能な位置検出が可能なエンコーダを備える光学機器を実現できる。

また、円筒部材の位置検出にて、検出部と被検出部（反射パターンを有するスケール部）で構成される光学式位置検出エンコーダを用いる従来の光学機器では、ゴミ等の異物の付着による影響を受ける可能性がある。これに対して本実施形態では、検出部と被検出部を備える光学的な第１の位置検出部と、可変抵抗センサを使った第２の位置検出部を併用することで、ゴミ等の異物の付着による影響を受けにくい位置検出を実現できる。本実施形態によれば、高精度かつ高分解能な位置検出と信頼性を両立させることができる。

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、前記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、光軸まわり方向にて、検出部と連結部との位置関係が、円筒部材の回転範囲の中心位置において直角になる配置にかぎらず、直角を含めた所定範囲内の角度に設定してもよい。所定範囲とは、駆動リング１７の場合、図１１にてエンコーダの絶対位置検出に最も不利となる軸Ａ−Ａから光軸まわり方向にて離れた位置、つまり軸Ａ−Ａの近傍を除外した範囲である。当該範囲は、例えば軸Ｂ−Ｂの近傍を含む範囲に設定され、ＭＺ操作時にて円筒部材に力のモーメントが加わった場合、スケール部とセンサ部との相対的な位置関係への影響が少ない範囲である。すなわち円筒部材の回転中心軸に沿う方向から見た場合に、回転中心軸に直交して検出部を通る第１の軸と、回転中心軸に直交して連結部を通る第２の軸とが、円筒部材の回転範囲内において９０度を含む範囲内の角度をもつ位置関係となる。

１７駆動リング
１８リング連結キー（第１の連結部）
１９カム筒連結キー（第２の連結部）
２０駆動ベース
２２フィルムスケール
２３センサヘッド
２４可変抵抗センサ

Claims

第１の部材と、該第１の部材に対して相対的に回転可能な第２の部材を備える光学機器であって、
前記第２の部材に設けられた連結部と、
前記第１の部材に配置された検出部および前記第２の部材に配置された被検出部を有し、前記第１の部材に対する前記第２の部材の位置を検出する位置検出部と、を備え、
前記第２の部材の回転中心軸に沿う方向から見た場合に、前記回転中心軸に直交して前記検出部を通る軸を第１の軸とし、前記回転中心軸に直交して前記連結部を通る軸を第２の軸とするとき、前記第２の部材の回転範囲内の位置において前記第１の軸と前記第２の軸とのなす角度が９０度となることを特徴とする光学機器。
前記回転中心軸まわり方向における前記第２の部材の位置が回転範囲の中心位置であるときに、前記検出部と前記連結部は、前記第１の軸と前記第２の軸とが直角をなす位置関係であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記連結部は、前記第２の部材に設けられた第１の連結部と第２の連結部であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
前記第１の連結部に係合する操作部材と、
前記第２の連結部に係合し、前記操作部材により前記第２の部材が回転する際に連動して回転する回転部材と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の光学機器。
前記第１の部材に対する前記第２の部材の位置を光学的に検出する前記位置検出部を第１の位置検出部とし、
前記第１の部材に対する前記第２の部材の位置を抵抗値の変化により検出する第２の位置検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学機器。
前記第２の位置検出部は、前記第１の部材に取り付けられた可変抵抗センサを有し、
前記可変抵抗センサは、前記回転中心軸に沿う方向から見た場合、前記第１の位置検出部を構成する前記検出部に対し、前記回転中心軸を挟んで対称に配置されることを特徴とする請求項５に記載の光学機器。