JP2018084454A - 変位検出装置およびこれを備えたレンズ鏡筒、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、従来よりも消費電力が低いかつ小型な変位検出装置およびこれを用いたレンズ鏡筒、撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本発明の変位検出装置は、複数の検出電極群を有する第１電極部と、前記第１電極部に対して相対移動可能な複数の第２電極を有する第２電極部と、を有し、前記複数の検出電極群は、複数の第１検出電極を有する第１検出電極群と、複数の第２検出電極を有する第２検出電極群を含み、前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記第１検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部は、前記第２検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部と重なっている。【選択図】 図５

Description

本発明は、変位検出装置およびこれを備えたレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒を搭載可能なビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器に関する。

従来から、電気的手段により操作リングの回転を検出し、その回転に応じて電動で合焦用レンズを駆動する、いわゆるマニュアルフォーカス（ＭＦ）機能を有するレンズ鏡筒として特許文献１に記載のレンズ鏡筒が知られている。

特許文献１には、回転操作部の周方向に所定の間隔で設けられた複数のスリット（切り欠き）の通過を一対のフォトインタラプタで検出し、その検出信号に基づいて回転操作部の回転方向および回転量を検出するレンズ鏡筒が開示されている。特許文献１のレンズ鏡筒は、回転操作部の回転情報（回転方向および回転量）に応じてステッピングモータでスクリューを回転させ、スクリューに螺合するナットの動きに従動させることで手動合焦動作モード（ＭＦ機能）を実現している。

特開２０１２−２５５８９９号公報

ところで、特許文献１のレンズ鏡筒は、ＭＦ機能を実現するため、一対のフォトインタラプタを用いた非接触式の構成で、回転操作部の回転を検出する。このため、フォトインタラプタは、比較的大きな消費電流が必要となる。また、撮像装置などに用いられる変位検出装置には消費電力が低いことだけではなく、特に径方向において小型であることも求められている。

そこで本発明は、従来よりも消費電力が低いかつ小型な変位検出装置およびこれを用いたレンズ鏡筒、撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の変位検出装置は、
複数の検出電極群を有する第１電極部と、
所定の周期パターンを有し、前記第１電極部に対して相対移動可能な複数の第２電極を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間の静電容量に基づいて変位を検出する検出手段とを有し、
前記複数の検出電極群は、複数の第１検出電極を有する第１検出電極群と、前記所定の周期パターンに関して前記第１検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに複数の第２検出電極を有する第２検出電極群を含み、
前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記第１検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部は、前記第２検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部と重なっている、
ことを特徴とする。

本発明によれば、従来よりも消費電力が低いかつ小型な変位検出装置およびこれを用いたレンズ鏡筒、撮像装置を提供することができる。

実施例１における撮像装置のブロック図である。 実施例１における交換レンズの構成図である。 実施例１における可動電極および固定電極の分解斜視図である。 実施例１における可動電極および固定電極の詳細図である。 実施例１における各検出電極群の領域を示す部分拡大図である。 実施例１における固定電極と可動電極との関係図である。 実施例１における固定電極と可動電極との等価回路図および信号処理ブロック図である。 実施例１における固定電極と可動電極とにより形成される静電容量に基づく信号を示すグラフである。 実施例１における各検出電極群の領域が重ならない配置にした場合の、固定電極と可動電極の関係図である。 実施例１における各検出電極群の領域が重ならない配置にした場合の、各検出電極群の領域を示す部分拡大図である。 実施例２における固定電極と可動電極と検出電極群の領域の模式図である。 実施例３における固定電極と可動電極と検出電極群の領域の模式図である。 実施例４における固定電極と可動電極と検出電極群の領域の模式図である。 実施例５における固定電極と可動電極と検出電極群の領域の模式図である。 実施例１〜５における交換レンズの構成図である。

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。

（撮像装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の各実施例における変位検出装置を搭載可能な撮像装置（撮像装置本体（一眼レフカメラ）、および、撮像装置本体に着脱可能なレンズ鏡筒（交換レンズ））の構成について説明する。図１は、撮像装置１００のブロック図である。図１中において、各ブロックを繋ぐ実線は電気的な接続を示し、破線は機械的な接続を示している。

撮像装置１００は、撮像素子を保持するカメラ２（撮像装置本体、カメラ本体）と、カメラ２に着脱可能な交換レンズ１（レンズ鏡筒）とを備えている。交換レンズ１は、後述の操作角検出器１０９（変位検出装置）と、操作角検出器１０９による変位の検出結果に基づいて駆動するフォーカスレンズ１０６（レンズユニット）を備えている。カメラマイコン２０１は、後述のようにカメラ２の各部を制御すると共に、交換レンズ１の装着時には接点２０２を介して交換レンズ１との通信を行う。

２段ストローク式のレリーズスイッチ２０３から出力された信号は、カメラマイコン２０１に入力される。カメラマイコン２０１は、レリーズスイッチ２０３から入力された信号に従い、１段目ストロークスイッチ（ＳＷ１）がＯＮであれば、測光装置（不図示）による露光量の決定や後述のＡＦ動作などを行い、撮影準備状態に入る。

またカメラマイコン２０１は、２段目ストロークスイッチ（ＳＷ２）がＯＮになるまでレリーズスイッチ２０３が操作されたことを検出すると、撮像部２０４に撮影開始命令を送信して実際の露光動作を行わせる。撮像部２０４は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどの撮像素子を有し、交換レンズ１（光学系）を介して形成された光学像を光電変換して画像信号を出力する。

焦点検出部２０５は、カメラ２が後述のＡＦモードに設定されている場合にレリーズスイッチ２０３のＳＷ１がＯＮされると、カメラマイコン２０１から送信される焦点検出開始命令に従い、焦点検出エリア内に存在する物体（被写体）に対して焦点検出を行う。

焦点検出部２０５は、焦点検出の結果、この物体に焦点を合せるために必要な、フォーカスレンズ１０６の光軸方向における移動情報（移動方向および移動量）を決定する。表示部２０６は、撮像部２０４により得られた撮影画像などを表示する。

レンズマイコン１０１は、後述のように交換レンズ１の各部の制御を行うと共に、接点１０２を介してカメラ２との通信を行う。ＡＦ／ＭＦスイッチ１０３は、オートフォーカスとマニュアルフォーカスとを切り替えるスイッチであり、使用者がＡＦ（オートフォーカス）モードとＭＦ（マニュアルフォーカス）モードからフォーカスモードの選択をするために用いられる。

ＡＦモードにおいて、カメラマイコン２０１は、レリーズスイッチ２０３のＳＷ１のＯＮに応じて焦点検出部２０５により決定された焦点検出結果を、レンズマイコン１０１へ送信する。レンズマイコン１０１は、この焦点検出結果に基づいて、電気エネルギーにより駆動力を発生するフォーカス駆動モータ１０４を起動する。フォーカス駆動モータ１０４の駆動力は、フォーカス駆動機構１０５へ伝達される。そしてフォーカス駆動機構１０５は、フォーカス駆動モータ１０４の駆動力に従い、フォーカスレンズ１０６が光軸方向に必要移動量だけ駆動される。

フォーカス駆動モータ１０４としては、ステッピングモータや超音波モータなどが適用可能である。フォーカス駆動機構１０５としては、いわゆるバー・スリーブ支持の直動機構や、３本のカム溝を有するカム環と固定部に設けられた３本の直進溝との協働による、いわゆる回転カム機構などが適用可能である。

位置検出エンコーダ１０７（位置検出手段）は、例えば、フォーカスレンズ１０６の光軸方向における位置に対応する情報を出力する絶対値エンコーダである。位置検出エンコーダ１０７としては、基準位置を決定するフォトインタラプタを有し、微細間隔のインクリメンタル信号（例えば、ステッピングモータの駆動パルス数やＭＲセンサのような繰り返し信号）の積算値で絶対位置を検出可能な構成が適用可能である。

ＡＦモードにおいて、レンズマイコン１０１は、焦点検出部２０５の焦点検出結果に基づいて決定されたフォーカスレンズ１０６の必要移動量に応じて、フォーカス駆動モータ１０４を駆動制御する。フォーカスレンズ１０６の必要移動量と、位置検出エンコーダ１０７の検出結果である実際の移動量とが互いに等しくなると、レンズマイコン１０１は、フォーカス駆動モータ１０４を停止し、フォーカス制御が終了したことをカメラマイコン２０１に送信する。

一方、ＭＦモードにおいて、使用者はＭＦ操作リング１０８を操作することにより、フォーカス制御が可能である。操作角検出器１０９は、ＭＦ操作リング１０８の回転角度（変位）を検出する操作角検出器（変位検出装置）である。使用者が表示部２０６により被写体の焦点状態を確認しながらＭＦ操作リング１０８を回転させると、レンズマイコン１０１は、操作角検出器１０９の出力信号を読み取りフォーカス駆動モータ１０４を駆動し、フォーカスレンズ１０６を光軸方向に移動させる。

ＭＦ操作リング１０８の回転を操作角検出器１０９で細かく検出することにより、使用者は微妙なフォーカス制御を行うことが可能であり、ＭＦモードにおける操作性が向上する。操作角検出器１０９による検出の詳細については、後述する。

（レンズ鏡筒の構成）
次に、図２を参照して、交換レンズ１の構成について説明する。図２は、交換レンズ１の構成図である。図２（ａ）は、交換レンズ１の外観図である。図２（ａ）に示されるように、ＡＦ／ＭＦスイッチ１０３は、交換レンズ１の後端部（図２（ａ）中の右側）の側面に配置されている。回転可能に支持されたＭＦ操作リング１０８は、交換レンズ１の先端部（図２（ａ）中の左側）に配置されている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）中の楕円Ａの範囲の拡大図であり、ＭＦ操作リング１０８の周辺の要部断面図を示す。可動電極１１（第２電極部）は、ＭＦ操作リング１０８の回転中心軸と同軸の内周壁に一体的に設けられた導電性の電極である。固定電極１３（第１電極部）は、可動電極１１に対向して案内筒１２と一体的に設けられた電極である。前枠１４は、図示しない部分において案内筒１２と一体化している。

ＭＦ操作リング１０８は、案内筒１２および前枠１４により、光軸ＯＡの前後方向の前枠の面１４ａ、案内筒の面１２ａに対して所定の隙間を有して挟み込まれ、前枠の円筒面１４ｂ、案内筒の円筒面１２ｂの嵌合支持により定位置での回転が可能である。

本発明の各実施例において、可動電極１１は、導電性の電極としての別部品の金属リングをＭＦ操作リング１０８の内周壁に配置し、この金属リングをＭＦ操作リング１０８と一体的に構成されている。固定電極１３は、フレキシブル基板の銅箔パターンを電極として、案内筒１２の外周壁に粘着テープや接着により固定されている。ただし本発明の各実施例はこれに限定されるものではなく、メッキや蒸着、導電物質のスクリーン印刷などの技術を用いてＭＦ操作リング１０８の内周壁や案内筒１２の外周壁に後述する電極パターンを直接形成してもよい。

（可動電極１１および固定電極１３の構成）
次に、図３を参照して、可動電極１１および固定電極１３の構成について説明する。図３は、可動電極１１および固定電極１３の分解斜視図である。図３（ａ）は、ＭＦ操作リング１０８と可動電極１１と固定電極１３との関係図を示す。図３（ｂ）は、図３（ａ）からＭＦ操作リング１０８を省略した図を示す。

図３に示されるように、可動電極１１は、導電性を有する短冊状の電極部の有無が繰り返されたパターンであり、光軸周り方向の全周において繋がった円筒形状を有する。固定電極１３は、可動電極１１に対向して設けられ、可動電極１１と同軸の円筒形状を有する有限角度範囲のフレキシブル基板である。固定電極１３の電極が形成されている面は可動電極１１と対向しているため、図３では電極面の形状は示されていない。

（変位検出装置の構成）
次に、図４を参照して、本発明の実施例１として、ＭＦ操作リング１０８の回転角度を検出する操作角検出器１０９の検出原理について詳述する。説明および理解を容易にするため、検出方向である回転方向に展開した平面状態で説明を進める。図４は、可動電極１１および固定電極１３の詳細図である。図４（ａ）は固定電極１３の展開図、図４（ｂ）は可動電極１１の展開図、図４（ｃ）は固定電極１３と可動電極１１とを重ねた展開図をそれぞれ示している。図４中の矢印Ｂで示される方向が検出方向（回転方向）である。

まず、図４（ａ）を参照して、固定電極１３の電極パターンについて説明する。ただし、各電極の検出方向の長さについては、図５を参照して後述する。図４（ａ）に示されるように、固定電極１３は基準電極部１３ａ（ＧＮＤ電極）を有する。さらに固定電極１３はＳ１＋検出電極群１５（第１検出電極群）、Ｓ１−検出電極群１６（第２検出電極群）、Ｓ２＋検出電極群１７（第３検出電極群）、Ｓ２−検出電極群１８（第４検出電極群）を有する。

各検出電極群は複数の検出電極を備えている。Ｓ１＋検出電極群１５は、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂを、Ｓ１−検出電極群１６は、Ｓ１−検出電極１６ａとＳ１−検出電極１６ｂを不図示の配線で繋いだものである。

Ｓ２＋検出電極群１７は、Ｓ２＋検出電極１７ａとＳ２＋検出電極１７ｂを、Ｓ２−検出電極群１８は、Ｓ２−検出電極１８ａとＳ２−検出電極１８ｂを不図示の配線で繋いだものである。図４（ａ）において、各電極の境界は互いに隣接して描かれているが、実際にはわずかの隙間を開けて互いに絶縁されている。

図４（ｂ）は、図３に示される円筒形状の可動電極１１の展開図である。可動電極１１のうち斜線部の領域は、導電性を有する電極部である。繰り返しパターン電極１１ａは、検出出力を変化させる役割を有する繰り返しパターン形状であり、導通電極１１ｂ、１１ｃは、繰り返しパターン電極１１ａを繋げて導通させる電極である。

図４（ｃ）は、固定電極１３と可動電極１１を重ねて示している。図４（ｃ）において、可動電極１１は破線及び斜線で示されている。図４（ｃ）において、長さｈは繰り返しパターン電極１１ａと検出電極群１５〜１８とが検出方向Ｂと直交する方向において互いに重なっている長さを示し、コンデンサとして静電容量を形成する領域である。

図４（ｄ）は、固定電極１３および可動電極１１を検出方向Ｂおよび長さｈ方向の両方に直交する方向から見た図である。図４（ｄ）において、ギャップｄはコンデンサとしての間隔である。静電容量は、対向する電極が互いに重なっている面積とギャップの誘電率とに比例し、ギャップｄに反比例する。すなわち、Ｃ＝ε・Ｓ÷ｄ（Ｃ：静電容量、ε：誘電率、Ｓ：面積、ｄ：ギャップ）のように表される。

（各検出電極群の配置）
次に、図５を参照して、固定電極１３の検出電極群１５〜１８の配置について説明する。図５は、検出電極群１５〜１８の領域を示している。

実線の斜線で示したＳ１＋検出電極群領域１５ｃは、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂを不図示の配線で繋いだＳ１＋検出電極群１５が設けられている領域を示している。Ｓ１＋検出電極１５ａは図５下図のうち最も下側に位置する電極であり、Ｓ１＋検出電極１５ｂは下から３番目の電極であり、Ｓ１＋検出電極群領域１５ｃは最も下側の電極から、下から３番目の電極までの領域である。

破線の斜線で示したＳ１−検出電極群領域１６ｃはＳ１−検出電極群１６が設けられている領域を示している。具体的には、図５下図のうち下から２番目の電極（１６ａ）から最も上側の電極（１６ｃ）までの領域が領域１６ｃである。

実線の斜線で示したＳ２＋検出電極群領域１７ｃはＳ２＋検出電極群１７、破線の斜線で示したＳ２−検出電極群領域１８ｃはＳ２−検出電極群１８が設けられている領域を示している。領域１７ｃ及び領域１８ｃの図示表現は領域１５ｃ及び領域１６ｃと同様である。

本実施例では、Ｓ１＋検出電極群領域１５ｃとＳ１−検出電極群領域１６ｃ、Ｓ２＋検出電極群領域１７ｃとＳ２−検出電極群領域１８ｃの一部が検出方向Ｂで重なるように、検出電極群１５〜１８を設けている。これによる効果は後述する。

Ｓ１＋検出電極群領域１５ｃ（第１検出電極群が設けられている領域）とＳ１−検出電極群領域１６ｃ（第２検出電極群が設けられている領域）を例に挙げると、検出電極群領域は次に示す領域のことをいう。

Ｓ１＋検出電極群領域１５ｃとは、繰り返しパターン電極１１ａが配列している方向（複数の第２電極が配列されている方向）において、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極のうち最も互いに離れている２つの第１検出電極間の領域である。同様に、Ｓ１−検出電極群領域１６ｃとは、繰り返しパターン電極１１ａが配列している方向（複数の第２電極が配列されている方向）において、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の第２検出電極のうち最も互いに離れている２つの第２検出電極間の領域である。

（固定電極１３と可動電極１１の関係）
次に、図６を参照して、固定電極１３と可動電極１１の関係について説明する。図６は、固定電極１３と可動電極１１との関係図である。図６の上側において、図４（ａ）と同様に、固定電極１３の各電極パターンが示されている。図６の下側において、可動電極１１の繰り返しパターン電極１１ａが斜線で示されている。

繰り返しパターン電極１１ａは、図４（ｃ）に示されるように、検出電極群１５〜１８のそれぞれと重なった長さｈの領域によりコンデンサを形成する。図６は、ステータス０〜７、および、ステータス０の順に、可動電極１１が検出方向Ｂにおいて左側から右側に移動していく過程での特徴的な８つの状態を示している。可動電極１１および固定電極１３は、図４（ｃ）に示されるように重なることによりコンデンサを形成するが、理解を容易にするため、これらを並べた図６を参照して説明する。

繰り返しパターン電極１１ａの繰り返しピッチ（複数の第２電極の周期）をピッチＰとし、本実施例では、１ピッチ内での電極の有無の割合（１ピッチ内の電極の占有率）は、半々であるとして説明する。以下の説明では、斜線で示される繰り返しパターン電極１１ａの一つを便宜的に面積「１」とする。

各ステータス間での可動電極１１の移動量は１／８Ｐであり、ステータス０とステータス４は位相が互いに９０度（１／２Ｐ）異なる状態である。言い換えると、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６は、検出方向Ｂにおいて、繰り返しパターン電極１１ａの繰り返し周期の半ピッチ分（１８０度の位相差、１／２ピッチ）ずれて配置されている。

固定電極１３の基準電極部１３ａ（ＧＮＤ電極）は、可動電極１１の繰り返しパターン電極１１ａと、主に左右のそれぞれ２Ｐの長さの４Ｐの長さで重なっている。また基準電極部１３ａの一部は、長さ９Ｐのうち、左右の長さ２Ｐの間の長さ５Ｐの領域において、繰り返しパターン電極１１ａと重なっている。

すなわち、基準電極部１３ａは、検出方向ＢにおいてピッチＰの整数倍の長さを有し、本実施例において、左右の長さ２Ｐ×２＝４Ｐまたは、全体の長さ９Ｐである。このため、基準電極部１３ａと可動電極１１の電極部（繰り返しパターン電極１１ａ）との重なり領域の面積は常に一定である。従って、ギャップが一定であれば、静電容量も一定である。

Ｓ１＋検出電極群１５、Ｓ１−検出電極群１６の複数電極（複数の第１検出電極および複数の第２検出電極）は、Ｓ１＋検出電極１５ａ、Ｓ１−検出電極１６ａ、Ｓ１＋検出電極１５ｂ、Ｓ１−検出電極１６ｂの順に交互に並んでいる。言い換えれば、繰り返しパターン１１ａが配列している方向（複数の第２電極が配列されている方向）において、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極の各々と、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の第２検出電極の各々は交互に配置されている。

さらに言い換えれば、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極のうち少なくとも一つには複数の第２検出電極が隣接している。

上記の各電極が交互に並んでいる状態とは、各検出電極群領域で考えると、繰り返しパターン１１ａが配列している方向において、Ｓ１＋検出電極群領域１５ｃの少なくとも一部が、Ｓ１−検出電極群領域１６ｃの少なくとも一部と重なっていることをいう。

なお、本実施例においては図５及び図６に示すように、第１方向および第２方向においてＳ１＋検出電極群領域１５ｃの一部が、Ｓ１−検出電極群領域１６ｃの一部と重なっている。ここでいう第１方向とは、繰り返しパターン１１ａが配列している方向（図５紙面上下方向）である。第２方向とは、固定電極１３と可動電極１１が向かい合う方向、あるいは繰り返しパターン１１ａが配列している方向に直交する方向（図５紙面左右方向）である。

各電極の電極長さは０．５Ｐである。Ｓ１＋検出電極群１５内のＳ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂの各電極の中心間距離は１Ｐであり、Ｓ１−検出電極群１６内のＳ１−検出電極１６ａとＳ１−検出電極１６ｂの各電極の中心間距離も同様に１Ｐである。

これによって、Ｓ１＋検出電極１５ａと繰り返しパターン電極１１ａの重なり面積が最大になるステータスと、Ｓ１＋検出電極１５ｂと繰り返しパターン電極１１ａの重なり面積が最大になるステータスが一致する（ステータス０）。Ｓ１−検出電極１６ａ、Ｓ１−検出電極１６ｂについても同様である。

また、Ｓ１＋検出電極群１５の複数電極と、Ｓ１−検出電極群１６の複数電極の、各電極の中心間距離は０．５Ｐである。これは、Ｓ１＋検出電極群１５を構成する電極とＳ１−検出電極群１６を構成する電極の中心間距離が検出方向Ｂにおいて、（Ｎ＋０．５）×Ｐ（Ｎ：０を含む自然数）になるように配置されていることに相当する。

言い換えれば、繰り返しパターン電極１１ａのピッチ（第２電極の周期）をＰとし、Ｎ１を０を含む自然数とする。このとき、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極の各々の中心間距離は（Ｎ１＋０．５）×Ｐである。同様に、Ｎ２を０を含む自然数とするとき、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の第２検出電極の各々の中心間距離は（Ｎ２＋０．５）×Ｐである。

Ｓ１＋検出電極群１５と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス０では「２」、ステータス４では「０」、ステータス７を経てステータス０の面積「２」に戻る。以降、この変化を繰り返す。一方、Ｓ１−検出電極群１６と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス０では「０」、ステータス４では「２」、ステータス７を経てステータス０の面積「０」に戻る。以降、この変化を繰り返す。ギャップが一定であれば、この重なり領域の面積変化とともに静電容量は変化する。

Ｓ１＋検出電極群１５についてより詳細に説明する。ステータス０（最大出力状態）において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１＋検出電極群１５が設けられている領域と対向する複数の電極（図５中ステータス０において紙面下側から４番目及び５番目の電極）を複数の第２対向電極とする。このとき、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）の中心は、複数の第２対向電極の各々の中心と略一致している。

なお、ここでいう略一致とは次のように言い換えることもできる。すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）の中心と複数の第２対向電極の各々の中心とのずれ量をＤ１とし、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の第１検出電極の各々の幅をＷ１とする。このとき、最大出力状態において、０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．２０あるいは０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．１５あるいは０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．１０を満足する状態を前述の略一致している状態と言い換えても良い。

また、ステータス４（最小出力状態）において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１＋検出電極群１５が設けられている領域と対向する電極（図５中ステータス４において紙面下側から５番目の電極）を第３対向電極とする。このとき、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）の中心は、第３対向電極の中心と位置が異なる。言い換えれば、最大出力状態において、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）は、第３対向電極と対向していない。

Ｓ１−検出電極群１６についてより詳細にする。ステータス０（最大出力状態）において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１−検出電極群１６が設けられている領域と対向する電極（図５中ステータス０において紙面下側から６番目の電極）を第１対向電極とする。

このとき、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極のうち少なくとも一つ（１６ａあるいは１６ｂ）の中心は第１対向電極の中心と位置が異なる。言い換えれば、最大出力状態において、Ｓ１−検出電極群１６ｃが備える複数の検出電極のうち少なくとも一つ（１６ａあるいは１６ｂ）は第１対向電極と対向していない。

また、ステータス４（最小出力状態）において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１−検出電極群１６が設けられている領域と対向する複数の電極（図５中ステータス４において紙面下側から５番目及び６番目の電極）を複数の第４対向電極とする。このとき、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極（１６ａ及び１６ｂ）の各々の中心は、複数の第４対向電極の各々の中心と略一致している。

なお、ここでいう略一致とは次のように言い換えることもできる。すなわち、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極の各々（１６ａ及び１６ｂ）の中心と複数の第４対向電極の各々の中心とのずれ量をＤ２とし、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極の各々の幅をＷ２とする。このとき、最小出力状態において、０≦Ｄ２／Ｗ２≦０．２０あるいは０≦Ｄ２／Ｗ２≦０．１５あるいは０≦Ｄ２／Ｗ２≦０．１０を満足する状態を前述の略一致している状態と言い換えても良い。

以上まとめると、最大出力状態においては、Ｓ１＋検出電極群１５が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積は、Ｓ１−検出電極群１６が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積よりも大きい。そして、最小出力状態においては、Ｓ１＋検出電極群１５が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積は、Ｓ１−検出電極群１６が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積よりも小さい。

このように、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６に関して、重なり領域の面積および静電容量は互いに逆に変化する。すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６は検出方向Ｂにおいて互いに１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有している。本実施例において、Ｓ１＋検出電極群１５およびＳ１−検出電極群１６は、一組の変位検出電極対である。

Ｓ２＋検出電極群１７、Ｓ２−検出電極群１８の複数電極は、Ｓ２＋検出電極１７ａ、Ｓ２−検出電極１８ａ、Ｓ２＋検出電極１７ｂ、Ｓ２−検出電極１８ｂの順に交互に並んでいる。Ｓ１＋検出電極群１５、Ｓ１−検出電極群１６と同様に、各電極の電極長さは０．５Ｐで、検出電極群内の各電極の中心間距離は１Ｐである。また、Ｓ２＋検出電極群１７の複数電極と、Ｓ１−検出電極群１６の複数電極の、各電極の中心間距離は０．５Ｐである。これは、Ｓ２＋検出電極群１７を構成する電極とＳ２−検出電極群１８を構成する電極の中心間距離が検出方向Ｂにおいて、（Ｎ＋０．５）×Ｐ（Ｎ：０を含む自然数）になるように配置されていることに相当する。

図６に示されるように、これら二組の変位検出電極対は、検出方向ＢにおいてピッチＰに換算して２Ｐ＋１／４Ｐの位相ずれを有し、二組の静電容量は互いに（１／４）Ｐだけずれた変化を示す。すなわち、Ｓ２＋検出電極群１７と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス２では「２」、ステータス６では「０」となる。一方、Ｓ２−検出電極群１８と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス２では「０」、ステータス６では「２」となる。

このように、Ｓ２＋検出電極群１７とＳ２−検出電極群１８に関して、重なり領域の面積および静電容量は互いに逆に変化する。すなわち、Ｓ２＋検出電極群１７とＳ２−検出電極群１８は検出方向Ｂにおいて互いに１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有している一組の変位検出電極対である。

（コンデンサの等価回路および信号処理部）
次に、図７を参照して、本実施例における固定電極１３と可動電極１１によって形成されるコンデンサの等価回路および信号処理部について説明する。図７は、固定電極１３と可動電極１１との等価回路図および信号処理ブロック図である。図６に示されるように、固定電極１３を構成する各電極は、可動電極１１に対してコンデンサを形成する。

ここで、基準電極部１３ａおよび検出電極群１５〜１８により形成されるコンデンサの静電容量をそれぞれＣ_Ｇ、Ｃ_Ｓ１＋、Ｃ_Ｓ１−、Ｃ_Ｓ２＋、Ｃ_Ｓ２−とする。ギャップが一定である場合、静電容量Ｃ_Ｓ１＋、Ｃ_Ｓ１−、Ｃ_Ｓ２＋、Ｃ_Ｓ２−は、可動電極１１の移動により変化する可変コンデンサである。一方、静電容量Ｃ_Ｇは、可動電極１１の移動により変化しない固定値のコンデンサである。

アナログスイッチアレイ１９は、アナログスイッチ１９ｂ〜１９ｅを有する。本実施例において、アナログスイッチ１９ｂ〜１９ｅは、検出電極群１５〜１８に直列でそれぞれ接続されている。演算回路２１は、時分割で、アナログスイッチ１９ｂ〜１９ｅを一つずつ短絡状態に設定する。静電容量検出回路２０は、静電容量Ｃ_Ｇと、静電容量Ｃ_Ｇに直列に繋がっている静電容量Ｃ_Ｓ１＋、Ｃ_Ｓ１−、Ｃ_Ｓ２＋、Ｃ_Ｓ２−のそれぞれとを合成した静電容量（合成静電容量）を検出する。直列に繋がった二つのコンデンサの合成容量は、その逆数が二つのコンデンサの逆数の和に等しい。

すなわち、静電容量Ｃ_ＧとＣ_Ｓ１＋の合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１＋}において、１／Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１＋}＝１／Ｃ_Ｇ＋１／Ｃ_Ｓ１＋が成立する。静電容量Ｃ_ＧとＣ_Ｓ１−の合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１−}、静電容量Ｃ_ＧとＣ_Ｓ２＋の合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ２＋}、静電容量Ｃ_ＧとＣ_Ｓ２−の合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ２−}においても同様である。演算回路２１は、静電容量検出回路２０による検出結果に基づいて、信号Ｓ_１、Ｓ_２をそれぞれ出力する。これらの信号の詳細については、後述する。

次に、図８を参照して、固定電極１３と可動電極１１によって形成されるコンデンサ
の静電容量に基づく出力信号について説明する。図８は、特にＳ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６に対応する、固定電極１３と可動電極１１によって形成される静電容量に基づく出力信号を示すグラフである。

図８において、横軸は図６を参照して説明したステータス０〜７および０、縦軸は静電容量（合成容量、差動信号）をそれぞれ示している。図８は、Ｓ１＋合成容量７１が合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１＋}、Ｓ１−合成容量７２が合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１−}に相当する。Ｓ１＋検出電極群１５は、Ｓ１−検出電極群１６に対して１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有する。すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６に関して、重なり領域の面積および静電容量は互いに逆に変化する。

このため、Ｓ１−合成容量７２のステータス４における出力値は、Ｓ１＋合成容量７１のステータス０における出力値と等しい。Ｓ１差動容量７３は、変位検出電極対の差動出力（差動信号）を示している。Ｓ１差動容量７３は、Ｓ１＋合成容量７１とＳ１−合成容量７２の差動信号Ｓ_１を示す。すなわち、Ｓ１差動容量７３は、Ｓ１＋合成容量７１からＳ１−合成容量７２を減算した信号に相当する。これらの差動演算は、図７に示される演算回路２１により行われる。Ｓ２＋検出電極群１７、Ｓ２−検出電極群１８についても同様に合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１＋}、合成容量Ｃ_{Ｇ＿Ｓ１−}の差動信号Ｓ_２を演算する。

レンズマイコン１０１が演算回路２１からこの差動信号を随時読み込むことにより、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。また、本実施例において、変位検出のための複数の変位検出電極対および参照電極対からの静電容量情報は、差動演算によって得られる。このため、浮遊容量や各電極間や近辺の物質間に生じる規制容量に対して、より安定した変位検出を行うことができる。

次に、図９、図１０を参照して、検出電極群の設けられている領域同士が重ならない場合の固定電極１１３と基準電極部１１３ａの関係を説明する。図９は、図６と同様に、図９の上側に固定電極１１３の各電極パターン、下側に可動電極１１１の繰り返しパターン電極１１１ａが斜線で示されている。ステータス０〜７、および、ステータス０の順に、可動電極１１１が左側から右側に移動していく過程での特徴的な８つの状態を示している。

Ｓ１＋検出電極群１１５、Ｓ１−検出電極群１１６の複数電極は、Ｓ１＋検出電極１１５ａ、Ｓ１＋検出電極１１５ｂ、Ｓ１−検出電極１１６ａ、Ｓ１−検出電極１１６ｂの順に並んでいる。各電極の電極長さは０．５Ｐで、各検出電極群内の複数電極の中心間距離は１Ｐである。すなわち、Ｓ１＋検出電極１１５ａとＳ１＋検出電極１１５ｂの中心間距離と、Ｓ１−検出電極１１６ａとＳ１−検出電極１１６ｂの中心間距離はどちらも１Ｐである。Ｓ１＋検出電極群１１５とＳ１−検出電極群１１６は検出方向Ｂにおいて互いに１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有しており、１．５Ｐずれて配置されている一組の変位検出電極対である。

また、Ｓ２＋検出電極群１１７、Ｓ２−検出電極群１１８の複数電極は、Ｓ２＋検出電極１１７ａ、Ｓ２＋検出電極１１７ｂ、Ｓ２−検出電極１１８ａ、Ｓ２−検出電極１１８ｂの順に並んでいる。各電極の電極長さは０．５Ｐで、各検出電極群内の複数電極の中心間距離は１Ｐである。Ｓ２＋検出電極群１１７とＳ２−検出電極群１１８は検出方向Ｂにおいて互いに１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有しており、１．５Ｐずれて配置されている一組の変位検出電極対である。

図９に示されるように、これら二組の変位検出電極対は、検出方向ＢにおいてピッチＰに換算して３Ｐ＋１／４Ｐの位相ずれを有し、二組の静電容量は互いに（１／４）Ｐだけずれた変化を示す。

（比較例の構成）
図１０は、検出電極群の設けられている領域同士が重ならない場合の固定電極１１３の検出電極群１１５〜１１８の部分を示している。斜線で示したＳ１＋検出電極群領域１１５ｃは、Ｓ１＋検出電極１１５ａとＳ１＋検出電極１１５ｂを不図示の配線で繋いだＳ１＋検出電極群１１５が設けられている領域を示している。破線で示したＳ１−検出電極群領域１１６ｃはＳ１−検出電極群１１６、斜線で示したＳ２＋検出電極群領域１１７ｃはＳ２＋検出電極群１１７、破線で示したＳ２−検出電極群領域１１８ｃはＳ２−検出電極群１１８が設けられている領域を示している。このように、Ｓ１＋検出電極群領域１１５ｃとＳ１−検出電極群領域１１６ｃ、Ｓ２＋検出電極群領域１１７ｃとＳ２−検出電極群領域１１８ｃがそれぞれ検出方向Ｂで重ならないように、検出電極群１１５〜１１８を設けている。

ここで、検出電極群の設けられている領域同士が重ならない場合の固定電極１１３と繰り返しパターン電極１１１ａの重なり領域の面積を考える。Ｓ１＋検出電極群１１５と繰り返しパターン電極１１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス０では「２」、ステータス４では「０」、ステータス７を経てステータス０の面積「２」に戻る。以降、この変化を繰り返す。一方、Ｓ１−検出電極群１１６と繰り返しパターン電極１１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス０では「０」、ステータス４では「２」、ステータス７を経てステータス０の面積「０」に戻る。以降、この変化を繰り返す。

一方、Ｓ２＋検出電極群１１７と繰り返しパターン電極１１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス２では「２」、ステータス６では「０」となる。一方、Ｓ２−検出電極群１１８と繰り返しパターン電極１１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス２では「０」、ステータス６では「２」となる。ギャップが一定であれば、この重なり領域の面積変化とともに静電容量は変化する。

（本実施例と比較例との比較）
次に、図４〜図６で示した検出電極群の設けられている領域の一部が重なる構成の場合と、図９、図１０で示した検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成の場合を比較する。この２つの場合の、ステータスごとの検出電極群と繰り返しパターン電極の重なり領域の面積を比較すると、Ｓ１＋検出電極群１５、１１５は、ステータス０では「２」、ステータス４では「０」である。

また、Ｓ１−検出電極群１６、１１６は、ステータス０では「０」、ステータス４では「２」である。Ｓ２＋検出電極群１７、１１７は、ステータス２では「２」、ステータス６では「０」、Ｓ２−検出電極群１８、１１８は、ステータス２では「０」、ステータス６では「２」である。

すなわち、上記２つの構成は、どちらも同等の信号出力を得ることができる。一方、検出電極群の占めるスペースを比較すると、図４〜図６で示した検出電極群の設けられている領域の一部が重なる構成の場合、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の検出方向Ｂにおける長さは合計で２Ｐである。

これに対して、図９、図１０で示した検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成の場合、Ｓ１＋検出電極群１１５とＳ１−検出電極群１１６の検出方向Ｂにおける長さは合計で３Ｐである。Ｓ２＋検出電極群１７、Ｓ２−検出電極群１８とＳ２＋検出電極群１１７、Ｓ２−検出電極群１１８においても同様である。

すなわち、検出電極群の設けられている領域の一部が重なる構成を用いることで、検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成と同等の信号出力を得ることができて、それに加えて、検出方向Ｂにおけるスペース効率を向上させる効果が得られる。これによって、検出方向Ｂにおける固定電極１３の長さを短くすることができる。

また、検出方向Ｂの長さが等しい場合において比較すると、差動信号の出力振幅が大きくできる。差動信号の出力振幅が大きくできると、出力に発生するノイズに対するＳ／Ｎが大きくなる。このため、レンズマイコン１０１が演算回路２１から読み込んだ差動信号の分解能が高くなる。これによって、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。

本実施例中で、繰り返しパターン電極１１ａの１ピッチ内の電極の有無割合は半々であるとしたが、これ以外の割合でも本実施例の効果が損なわれることはない。また、検出電極の長さを０．５Ｐとしたが、これ以外の長さでも本実施例の効果が損なわれることはない。

（本実施例によって得られる効果）
このように、本実施例における操作角検出器１０９（変位検出装置）は、複数の検出電極群を有する固定電極１３（第１電極部）と、可動電極１１（第２電極部）を備えている。さらに操作角検出器１０９は固定電極１３と可動電極１１との間の静電容量に基づいて変位を検出する演算回路２１（検出手段）を備えている。可動電極１１は、所定の周期パターンを有し、固定電極１３に対して相対移動可能な繰り返しパターン電極１１ａ（複数の第２電極）を有する。

前述の複数の検出電極群は、Ｓ１＋検出電極群１５（第１検出電極群）とＳ１−検出電極群１６（第２検出電極群）を含み、Ｓ１＋検出電極群１５は複数の第１検出電極を有している。Ｓ１−検出電極群１６は、可動電極１１の所定の周期パターンに関してＳ１＋検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに、複数の第２検出電極を有する。

そして、繰り返しパターン電極１１ａが配列されている方向において、Ｓ１＋検出電極群１５が設けられている領域の少なくとも一部は、Ｓ１−検出電極群１６が設けられている領域の少なくとも一部と重なっている。

このような構成によって、本実施例における操作角検出器１０９は、フォトインタラプのように光を発する必要がないため、フォトインタラプタを用いた従来の変位検出装置と比較して消費電力を低くすることができる。

また、フォトインタラプタは、遮光部とスリット部で出力信号が変化しており、遮光部の幅内やスリットの幅内での移動では、フォトインタラプタの出力が変化しにくい。このため、一対のフォトインタラプタのいずれの出力も変化しない範囲では、回転操作部の回転を検出することができないため、回転検出の分解能を更に高めることは困難である。

これに対して、本実施例における操作角検出器１０９では、前述のように、差動信号出力の振幅が大きくできる。差動信号の出力振幅が大きくできると、出力に発生するノイズに対するＳ／Ｎが大きくなる。このため、レンズマイコン１０１が演算回路２１から読み込んだ差動信号の分解能が高くなる。その結果、フォトインタラプタを用いた従来の変位検出装置と比較して分解能を高くすることができる。

さらに、本実施例によれば、前述の比較例よりも複数の検出電極群が設けられている領域を小さくすることができるため、より小型な変位検出装置を提供することができる。なお、以後の本発明の各実施例においても本実施例と同様の効果を得ることができる。

次に、図１１を参照して、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、検出電極群の検出方向Ｂと直交する方向における位置が実施例１とは異なる。

図１１は、固定電極のＳ１＋検出電極群２１５と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群２１６および、可動電極の繰り返しパターン電極２１１ａを示している。本実施例では、斜線で示したＳ１＋検出電極群領域２１５ｃと破線で示したＳ１−検出電極群領域２１６ｃの一部が検出方向Ｂで重なるように、Ｓ１＋検出電極群２１５とＳ１−検出電極群２１６を設けている。

本実施例は前述の実施例１と異なり、Ｓ１＋検出電極群２１５とＳ１−検出電極群２１６の検出方向Ｂと直交する方向における位置がずれている。このため、Ｓ１＋検出電極群２１５とＳ１−検出電極群２１６の検出方向Ｂと直交する方向における位置が一致している場合と比べると、差動信号の出力振幅は小さくなる。一方、検出方向Ｂにおいて、Ｓ１＋検出電極群領域２１５ｃとＳ１−検出電極群領域２１６ｃが重ならないように、検出電極群を並べた場合と比較すると、領域の一部が重なる本実施例の方がスペースを小さくできる。

従って、本実施例においても、検出方向Ｂにおいて検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成に対して、検出方向Ｂにおいてスペース効率を向上させる効果が損なわれることはない。すなわち、検出方向Ｂにおける固定電極の長さを短くすることができる。また、検出方向Ｂの長さが等しい場合において比較すると、差動信号の出力振幅が大きくできる。差動信号の出力振幅が大きくできると、出力に発生するノイズに対するＳ／Ｎが大きくなる。

このため、レンズマイコン１０１が演算回路２１から読み込んだ差動信号の分解能が高くなる。これによって、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。

次に、図１２を参照して、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、検出電極群の形状が実施例１、２とは異なる。

図１２は、固定電極のＳ１＋検出電極群３１５と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群３１６および、可動電極の繰り返しパターン電極３１１ａを示している。Ｓ１＋検出電極群３１５、Ｓ１−検出電極群３１６は、複数電極を繰り返しパターン電極と重なる範囲（図４（ｃ）の長さｈの範囲）で繋いだ形で構成している。

言い換えれば、第１検出電極群としてのＳ１＋検出電極群３１５は、複数の第１検出電極と、複数の第１検出電極間をつなぐ複数の第１連結電極を備えている。同様に、第２検出電極群としてのＳ１−検出電極群３１６は、複数の第２検出電極と、複数の第２検出電極間をつなぐ複数の第２連結電極を備えている。そして、最大出力状態において、第２検出電極のうち少なくとも一つの中心は、第１対向電極（図１２において第２連結電極と対向する可動電極）の中心と位置が異なる。

また、斜線で示したＳ１＋検出電極群領域３１５ｃと破線で示したＳ１−検出電極群領域３１６ｃの一部が検出方向Ｂで重なるように、Ｓ１＋検出電極群３１５とＳ１−検出電極群３１６を設けている。

本実施例においても、検出方向Ｂにおいて検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成に対して、検出方向Ｂにおいてスペース効率を向上させる効果が損なわれることはない。すなわち、検出方向Ｂにおける固定電極の長さを短くすることができる。また、検出方向Ｂの長さが等しい場合において比較すると、差動信号の出力振幅が大きくできて、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。

また、他の実施例では、検出電極群内の複数の電極同士を繋ぐための配線（不図示）を繰り返しパターン電極と重なる範囲（図４（ｃ）の長さｈの範囲）の外に設けることが必要となる。それに対して本実施例では、この配線を別に用意する必要がないため、固定電極の配線も含めた幅（紙面上下方向）を小さくできる。

次に、図１３を参照して、本発明の実施例４について説明する。本実施例は、検出電極群の配置が実施例１〜３とは異なる。

図１３は、固定電極のＳ１＋検出電極群４１５と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群４１６および、可動電極の繰り返しパターン電極４１１ａを示している。本実施例では、斜線で示したＳ１＋検出電極群領域４１５ｃと破線で示したＳ１−検出電極群領域４１６ｃの一部が検出方向Ｂで重なるように、Ｓ１＋検出電極群４１５とＳ１−検出電極群４１６を設けている。

また、Ｓ１＋検出電極群４１５の複数電極とＳ１−検出電極群４１６の複数電極が交互に並ばない構成になっている。このとき、検出方向Ｂにおいて、Ｓ１＋検出電極群領域４１５ｃとＳ１−検出電極群領域４１６ｃが重ならないように、検出電極群を並べた場合と比較すると、領域の一部が重なる本実施例の方がスペースを小さくできる。

つまり、Ｓ１＋検出電極群４１５が備える複数の第１検出電極の全てとＳ１−検出電極群４１６が備える複数の第２検出電極の全てが交互に並んでいる必要はない。言い換えれば、複数の第１検出電極の少なくとも一部と複数の第２検出電極の少なくとも一部が交互に並んでいればよい。

従って、本実施例においても、検出方向Ｂにおいて検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成に対して、検出方向Ｂにおいてスペース効率を向上させる効果がある。すなわち、検出方向Ｂにおける固定電極の長さを短くすることができる。また、検出方向Ｂの長さが等しい場合において比較すると、差動信号の出力振幅が大きくできて、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。

次に、図１４を参照して、本発明の実施例５について説明する。本実施例は、検出電極群の配置が実施例１〜４とは異なる。図１４は、固定電極のＳ１＋検出電極群５１５と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群５１６および、可動電極の繰り返しパターン電極５１１ａを示している。本実施例では、斜線で示したＳ１＋検出電極群領域５１５ｃと破線で示したＳ１−検出電極群領域５１６ｃの一部が検出方向Ｂで重なるように、Ｓ１＋検出電極群５１５とＳ１−検出電極群５１６を設けている。

本実施例では、前述の実施例４の検出電極群の複数電極の一部を繋げた構成になっている。ここで図１４において、Ｓ１＋検出電極群５１５と繰り返しパターン電極５１１ａは、重なり面積が最大になる位相（最大出力位相）であり、Ｓ１−検出電極群５１６と繰り返しパターン電極５１１ａは、重なり面積が最小になる位相（最小出力位相）である。

この面積を実施例４と比較すると、本実施例（図１４）は、最大出力位相における重なり面積は変わらず、最小出力位相における重なり面積が大きくなっている。言い換えると、最大の出力は変わらず、最小の出力が大きくなる。このため、実施例４と比較して、本実施例では、出力振幅は小さくなる。しかし、検出方向Ｂにおいて、Ｓ１＋検出電極群領域５１５ｃとＳ１−検出電極群領域５１６ｃが重ならないように、検出電極群を並べた場合と比較すると、領域の一部が重なる本実施例の方がスペースを小さくできる。

従って、本実施例においても、検出方向Ｂにおいて検出電極群の設けられている領域同士が重ならない構成に対して、検出方向Ｂにおいてスペース効率を向上させる効果が損なわれることはない。すなわち、検出方向Ｂにおける固定電極の長さを短くすることができる。また、検出方向Ｂの長さが等しい場合において比較すると、差動信号の出力振幅が大きくできて、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。

次に、図１５を参照して、本発明の実施例６について説明する。図１５は、本実施例における交換レンズ６０１ａの構成図である。

図１５（ａ）は、交換レンズ６０１ａの外観図である。図１５（ｂ）は、ＭＦ操作リング６０８ａの斜視図である。実施例１の可動電極１１は円筒形状の電極であるが、本実施例の可動電極６１１は円盤状の電極である。図１５（ｂ）に示されるように、可動電極６１１は、放射方向に延びた電極が円周方向に扇状電極の有無の繰り返しパターンを有して構成されており、可動電極６１１のうち、いわゆる櫛歯部分は外側で繋がって互いの扇状電極が導通している。

図１５（ｃ）は、可動電極６１１が一体化されたＭＦ操作リング６０８ａと、基準電極および検出電極を含む固定電極６１３とを光軸方向から見た図である。図１５（ｄ）は、固定電極６１３を含むハード基板のみを示している。周方向に長い扇状の固定電極６１３には、実施例１にて説明した基準電極および検出電極が周方向に沿って同様に配置されている。可動電極６１１および固定電極６１３は、光軸方向に一定のギャップを保って対向して設けられている。本実施例の構成においても、実施例１と同様の変位検出が可能である。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施携帯に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、各実施例において、第１電極部（固定電極１３）は固定部材（案内筒１２）に設けられており、第２電極部（可動電極１１）は可動部材（ＭＦ操作リング１０８）に設けられている。ただし、各実施例はこれに限定されるものではなく、第１電極部を可動部材に設けて、第２電極を固定部材に設けてもよい。

１１ 可動電極（第２電極部）
１１ａ 繰り返しパターン電極
１３ 固定電極（第１電極部）
１３ａ 基準電極部
１５ Ｓ１＋検出電極群（第１検出電極群）
１５ａ Ｓ１＋検出電極
１５ｂ Ｓ１＋検出電極
１５ｃ Ｓ１＋検出電極群領域（第１検出電極群が設けられている領域）
１６ Ｓ１−検出電極群（第２検出電極群）
１６ａ Ｓ１−検出電極
１６ｂ Ｓ１−検出電極
１６ｃ Ｓ１−検出電極群領域（第２検出電極群が設けられている領域）
１７ Ｓ２＋検出電極群
１７ａ Ｓ２＋検出電極
１７ｂ Ｓ２＋検出電極
１７ｃ Ｓ２＋検出電極群領域
１８ Ｓ２−検出電極群
１８ａ Ｓ２−検出電極
１８ｂ Ｓ２−検出電極
１８ｃ Ｓ２−検出電極群領域
２１ 演算回路（検出手段）
１０９ 操作角検出器（変位検出装置）

Claims (13)

1. 複数の検出電極群を有する第１電極部と、
   所定の周期パターンを有し、前記第１電極部に対して相対移動可能な複数の第２電極を有する第２電極部と、
   前記第１電極部と前記第２電極部との間の静電容量に基づいて変位を検出する検出手段とを有し、
   前記複数の検出電極群は、複数の第１検出電極を有する第１検出電極群と、前記所定の周期パターンに関して前記第１検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに複数の第２検出電極を有する第２検出電極群を含み、
   前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記第１検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部は、前記第２検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部と重なっている、
   ことを特徴とする変位検出装置。
2. 前記第２電極部の前記所定の周期パターンは、所定の方向において所定の周期を有する繰り返しパターンである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
3. 前記第１電極部は前記所定の方向において前記所定の周期の整数倍の長さを有する基準電極部をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の変位検出装置。
4. 前記第１検出電極群が設けられている領域とは、前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第１検出電極のうち最も互いに離れている２つの第１検出電極間の領域であり、
   前記第２検出電極群が設けられている領域とは、前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第２検出電極のうち最も互いに離れている２つの第２検出電極間の領域である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位検出装置。
5. 前記複数の第２電極の周期をＰとし、Ｎ１を０を含む自然数とするとき、
   前記複数の第１検出電極は、前記複数の第１検出電極の各々の中心間距離が（Ｎ１＋０．５）×Ｐになるように設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の変位検出装置。
6. 前記複数の第２電極の周期をＰとし、Ｎ２を０を含む自然数とするとき、
   前記複数の第２検出電極は、前記複数の第２検出電極の各々の中心間距離が（Ｎ２＋０．５）×Ｐになるように設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の変位検出装置。
7. 前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第１検出電極の各々と、前記複数の第２検出電極群の各々は、交互に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の変位検出装置。
8. 前記第１電極部と前記第２電極部が向かい合う方向及び前記複数の第２電極が配列されている方向に直交する方向において、前記第１検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部は、前記第２検出電極群が設けられている領域の少なくとも一部と重なっている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の変位検出装置。
9. 前記第１検出電極群と前記第２電極部が重なる面積が最大になる状態を最大出力状態とするとき、
   前記最大出力状態において、前記第１検出電極群が設けられている領域と前記第２電極部が重なる面積は、前記第２検出電極群が設けられている領域と前記第２電極部が重なる面積よりも大きく、
   前記最大出力状態において、前記複数の第２電極のうち前記第２検出電極群が設けられている領域と対向する電極を第１対向電極とするとき、
   前記複数の第２検出電極のうち少なくとも一つの第２検出電極は、前記少なくとも一つの第２検出電極の中心が前記第１対向電極の中心とは位置が異なるように設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の変位検出装置。
10. 前記最大出力状態において、前記複数の第２電極のうち前記第１検出電極群が設けられている領域と対向する複数の電極を複数の第２対向電極とするとき、前記複数の第１検出電極の各々の中心は、前記複数の第２対向電極の各々の中心と略一致している、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の変位検出装置。
11. 前記最大出力状態において、前記複数の第２電極のうち前記第１検出電極群が設けられている領域と対向する複数の電極を複数の第２対向電極とし、前記複数の第１検出電極の各々の中心と前記複数の第２対向電極の各々の中心とのずれ量をＤ１とし、前記複数の第１検出電極の各々の幅をＷ１とするとき、
    前記最大出力状態において、
    ０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．２０
    を満足する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の変位検出装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の変位検出装置と、
    前記変位検出装置による前記変位の検出結果に基づいて駆動するレンズユニットと、を備える、
    ことを特徴とするレンズ鏡筒。
13. 請求項１２に記載のレンズ鏡筒と、
    撮像素子と、
    前記撮像素子を保持するカメラ本体と、を備える、
    ことを特徴とする撮像装置。

Images