JP2018084455A - Displacement detector and lens barrel including the same, and imaging device - Google Patents

Displacement detector and lens barrel including the same, and imaging device Download PDF

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英臣 中上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement detector that is accurate and consumes less power than the prior art, a lens barrel using the same, and an imaging device.SOLUTION: A displacement detector comprises a first electrode part that has a plurality of detection electrode groups, and a second electrode part that has a plurality of second electrodes that have a predetermined periodic pattern and can relatively move with respect to the first electrode part. The plurality of detection electrode groups include a first detection electrode group having a plurality of first detection electrodes, and a second detection electrode group having a plurality of second detection electrodes. In a direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the distance between the center of gravity of an area in which at least one of two first detection electrodes adjacent to each other of the plurality of first detection electrodes is provided, and the center of gravity of an area in which at least one of two second detection electrodes adjacent to each other of the plurality of second detection electrodes is provided, satisfies a predetermined condition.SELECTED DRAWING: Figure 8

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。   The present invention relates to a displacement detection device, a lens barrel including the displacement detection device, and an imaging device such as a video camera or a digital still camera in which the lens barrel can be mounted.

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。   2. Description of the Related Art Conventionally, a lens described in Patent Document 1 is a lens barrel having a so-called manual focus (MF) function in which rotation of an operation ring is detected by electric means, and a focusing lens is electrically driven according to the rotation. A lens barrel is known.

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。   In Patent Document 1, the passage of a plurality of slits (notches) provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotation operation unit is detected by a pair of photo interrupters, and the rotation direction of the rotation operation unit is based on the detection signal. A lens barrel that detects the amount of rotation is disclosed. The lens barrel of Patent Document 1 is manually focused by rotating a screw with a stepping motor according to rotation information (rotation direction and rotation amount) of a rotation operation unit, and following the movement of a nut screwed into the screw. The mode (MF function) is realized.

特開2012−255899号公報JP 2012-255899 A

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、回転操作部の回転情報(変位情報)を高精度に検出できることも求められている。   By the way, in order to realize the MF function, the lens barrel of Patent Document 1 detects the rotation of the rotation operation unit with a non-contact configuration using a pair of photo interrupters. For this reason, the photo interrupter requires a relatively large current consumption. In addition, a displacement detection device used in an imaging device or the like is required not only to have low power consumption but also to be able to detect rotation information (displacement information) of the rotation operation unit with high accuracy.

そこで本発明は、従来よりも消費電力が低いかつ高精度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。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly accurate displacement detection device that consumes less power than before, a lens barrel using the displacement detection device, and an imaging device.

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的に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、前記複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心と、前記複数の第2検出電極のうち互いに隣り合う2つの第2検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the displacement detection device of the present invention includes:
A first electrode portion having a plurality of detection electrode groups;
A second electrode part having a predetermined periodic pattern and having a plurality of second electrodes movable relative to the first electrode part;
Detecting means for detecting displacement based on a capacitance between the first electrode part and the second electrode part;
The plurality of detection electrode groups have a first detection electrode group having a plurality of first detection electrodes, a phase difference of 180 degrees with respect to the first detection electrode group with respect to the predetermined periodic pattern, and a plurality of second detection electrode groups. Including a second detection electrode group having detection electrodes;
In the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of a region where at least a part of two adjacent first detection electrodes among the plurality of first detection electrodes is provided, and the plurality A distance between the center of gravity of an area where at least a part of two adjacent second detection electrodes among the second detection electrodes is provided is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern. is there,
It is characterized by that.

本発明によれば、従来よりも消費電力が低いかつ高精度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。   According to the present invention, it is possible to provide a highly accurate displacement detection apparatus, a lens barrel using the same, and an imaging apparatus that consume less power than conventional ones.

実施例1における撮像装置のブロック図である。1 is a block diagram of an imaging apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施例1における交換レンズの構成図である。2 is a configuration diagram of an interchangeable lens in Embodiment 1. FIG. 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。3 is a detailed view of a movable electrode and a fixed electrode in Example 1. FIG. 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。FIG. 3 is a relationship diagram between a fixed electrode and a movable electrode in Example 1. 実施例1における検出電極群の詳細図である。4 is a detailed view of a detection electrode group in Example 1. FIG. 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。2 is an equivalent circuit diagram of a fixed electrode and a movable electrode and a signal processing block diagram in Embodiment 1. FIG. 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。3 is a graph showing a signal based on capacitance formed by a fixed electrode and a movable electrode in Example 1. 実施例1における固定電極と可動電極が相対的に傾いたときの関係図である。It is a related figure when the fixed electrode and movable electrode in Example 1 incline relatively. 実施例1の比較例における検出電極群の詳細図である。3 is a detailed view of a detection electrode group in a comparative example of Example 1. FIG. 実施例1の比較例における固定電極と可動電極が相対的に傾いたときの関係図である。It is a related figure when the fixed electrode and movable electrode in the comparative example of Example 1 incline relatively. 実施例1の比較例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。6 is a graph showing a signal based on capacitance formed by a fixed electrode and a movable electrode in a comparative example of Example 1. 実施例2における固定電極と可動電極との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between a fixed electrode and a movable electrode in Example 2. 実施例3における固定電極と可動電極との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between a fixed electrode and a movable electrode in Example 3. 実施例4における固定電極と可動電極との関係図である。It is a related figure of the fixed electrode and movable electrode in Example 4.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(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。
(Configuration of imaging device)
First, referring to FIG. 1, an image pickup apparatus (an image pickup apparatus body (single-lens reflex camera)) on which a displacement detection apparatus according to each embodiment of the present invention can be mounted, and a lens barrel (interchangeable lens) that can be attached to and detached from the image pickup apparatus body. 1 is a block diagram of the imaging apparatus 100. In Fig. 1, solid lines connecting the blocks indicate electrical connections, and broken lines indicate mechanical connections.

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。   The imaging apparatus 100 includes a camera 2 (an imaging apparatus main body, a camera main body) that holds an imaging element, and an interchangeable lens 1 (lens barrel) that can be attached to and detached from the camera 2. The interchangeable lens 1 includes an operation angle detector 109 (displacement detection device), which will be described later, and a focus lens 106 (lens unit) that is driven based on the detection result of the displacement by the operation angle detector 109. The camera microcomputer 201 controls each part of the camera 2 as will be described later, and communicates with the interchangeable lens 1 via the contact 202 when the interchangeable lens 1 is mounted.

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。   A signal output from the two-stage stroke release switch 203 is input to the camera microcomputer 201. If the first-stage stroke switch (SW1) is ON in accordance with the signal input from the release switch 203, the camera microcomputer 201 performs exposure determination by a photometric device (not shown), AF operation described later, etc. Get ready.

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。   When the camera microcomputer 201 detects that the release switch 203 is operated until the second-stage stroke switch (SW2) is turned on, the camera microcomputer 201 transmits an imaging start command to the imaging unit 204 to perform an actual exposure operation. The imaging unit 204 includes an imaging element such as a CMOS sensor or a CCD sensor, and photoelectrically converts an optical image formed via the interchangeable lens 1 and outputs an image signal.

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。   The focus detection unit 205 exists in the focus detection area according to the focus detection start command transmitted from the camera microcomputer 201 when the SW 1 of the release switch 203 is turned on when the camera 2 is set to an AF mode described later. Focus detection is performed on an object (subject). As a result of focus detection, the focus detection unit 205 determines movement information (movement direction and movement amount) of the focus lens 106 in the optical axis direction necessary for focusing on the object. The display unit 206 displays a captured image obtained by the imaging unit 204.

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。   The lens microcomputer 101 controls each part of the interchangeable lens 1 as will be described later, and communicates with the camera 2 via the contact 102. The AF / MF switch 103 is a switch for switching between auto focus and manual focus, and is used by the user to select a focus mode from an AF (auto focus) mode and an MF (manual focus) mode.

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。   In the AF mode, the camera microcomputer 201 transmits the focus detection result determined by the focus detection unit 205 in response to turning on of SW1 of the release switch 203 to the lens microcomputer 101. Based on the focus detection result, the lens microcomputer 101 activates a focus driving motor 104 that generates a driving force by electric energy. The driving force of the focus driving motor 104 is transmitted to the focus driving mechanism 105. The focus driving mechanism 105 drives the focus lens 106 by a necessary amount of movement in the optical axis direction according to the driving force of the focus driving motor 104.

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。   As the focus drive motor 104, a stepping motor, an ultrasonic motor, or the like is applicable. As the focus drive mechanism 105, a so-called bar-sleeve supported linear motion mechanism, a so-called rotary cam mechanism based on the cooperation of a cam ring having three cam grooves and three linear grooves provided in a fixed portion, etc. Is applicable.

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。   The position detection encoder 107 (position detection means) is, for example, an absolute value encoder that outputs information corresponding to the position of the focus lens 106 in the optical axis direction. The position detection encoder 107 has a photo interrupter for determining a reference position, and can detect an absolute position by an integrated value of incremental signals (for example, a stepping motor drive pulse or a repetitive signal such as an MR sensor) with a fine interval. Various configurations are applicable.

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。   In the AF mode, the lens microcomputer 101 drives and controls the focus drive motor 104 in accordance with the necessary movement amount of the focus lens 106 determined based on the focus detection result of the focus detection unit 205. When the required amount of movement of the focus lens 106 and the actual amount of movement that is the detection result of the position detection encoder 107 become equal to each other, the lens microcomputer 101 stops the focus drive motor 104 and indicates that the focus control has ended. To 201.

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。   On the other hand, in the MF mode, the user can perform focus control by operating the MF operation ring 108. The operation angle detector 109 is an operation angle detector (displacement detection device) that detects the rotation angle (displacement) of the MF operation ring 108. When the user rotates the MF operation ring 108 while confirming the focus state of the subject on the display unit 206, the lens microcomputer 101 reads the output signal of the operation angle detector 109 and drives the focus drive motor 104 to drive the focus lens 106. Is moved in the optical axis direction.

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。   By finely detecting the rotation of the MF operation ring 108 with the operation angle detector 109, the user can perform delicate focus control, and the operability in the MF mode is improved. Details of detection by the operation angle detector 109 will be described later.

(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。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、MF操作リング108の斜視図である。可動電極11(第2電極部)は円盤状の導電性の電極であり、MF操作リング108に一体的に取り付けられている。図2(b)に示されるように、可動電極11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11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。
(Configuration of lens barrel)
Next, the configuration of the interchangeable lens 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram of the interchangeable lens 1. FIG. 2A is an external view of the interchangeable lens 1. The MF operation ring 108 that is rotatably supported is disposed at the distal end portion (left side in FIG. 2A) of the interchangeable lens 1. FIG. 2B is a perspective view of the MF operation ring 108. The movable electrode 11 (second electrode portion) is a disk-shaped conductive electrode and is integrally attached to the MF operation ring 108. As shown in FIG. 2B, the movable electrode 11 is configured such that the electrode extending in the radial direction has a repeating pattern with or without a fan-shaped electrode in the circumferential direction. The comb teeth are connected on the outside, and the fan-shaped electrodes are connected to each other.

図2(c)は、可動電極11が一体化されたMF操作リング108と、固定電極13(第1電極部)とを光軸方向から見た図である。図2(d)は、固定電極13を含む固定部材を示している。可動電極11および固定電極13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。固定電極13は、周方向に長い扇状に形成された電極である。MF操作リング108は不図示の嵌合支持により定位置での回転が可能である。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に配置しており、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、粘着テープや接着により固定されている。つまり、可動電極11は固定電極13に対して相対的に移動可能である。   FIG. 2C is a view of the MF operation ring 108 in which the movable electrode 11 is integrated and the fixed electrode 13 (first electrode portion) as seen from the optical axis direction. FIG. 2D shows a fixed member including the fixed electrode 13. The movable electrode 11 and the fixed electrode 13 are provided facing each other with a certain gap in the optical axis direction. The fixed electrode 13 is an electrode formed in a fan shape long in the circumferential direction. The MF operation ring 108 can be rotated at a fixed position by a fitting support (not shown). In the movable electrode 11, another metal ring as a conductive electrode is disposed on the MF operation ring 108, and is configured integrally with the MF operation ring 108. The fixed electrode 13 is fixed by an adhesive tape or adhesion using the copper foil pattern of the flexible substrate as an electrode. That is, the movable electrode 11 can move relative to the fixed electrode 13.

ただし本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、鏡筒内周壁等に後述する電極パターンを直接形成してもよい。   However, the present embodiment is not limited to this, and an electrode pattern (to be described later) may be directly formed on the MF operation ring 108, the inner peripheral wall of the lens barrel, etc. by using techniques such as plating, vapor deposition, and screen printing of a conductive material. Good.

(変位検出装置の構成)
次に、図3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、固定電極13と可動電極11の円弧および円形状を直線状にした平面状態で説明を進める。図3は、可動電極11および固定電極13の詳細図である。図3(a)は固定電極13の詳細図、図3(b)は可動電極11の詳細図、図3(c)は固定電極13と可動電極11とを重ねた詳細図をそれぞれ示している。図3中の矢印Bで示される方向が検出方向(回転方向)である。
(Configuration of displacement detector)
Next, the detection principle of the operation angle detector 109 that detects the rotation angle of the MF operation ring 108 will be described in detail as Embodiment 1 of the present invention with reference to FIG. In order to facilitate the explanation and understanding, the description proceeds in a planar state in which the arcs and circular shapes of the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are linear. FIG. 3 is a detailed view of the movable electrode 11 and the fixed electrode 13. 3A is a detailed view of the fixed electrode 13, FIG. 3B is a detailed view of the movable electrode 11, and FIG. 3C is a detailed view in which the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are overlapped. . The direction indicated by the arrow B in FIG. 3 is the detection direction (rotation direction).

まず、図3(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4を参照して後述する。
図3(a)に示されるように、固定電極13は、基準電極部13a(GND電極)および、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)を有する。固定電極13はさらに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電極からなる。
First, the electrode pattern of the fixed electrode 13 will be described with reference to FIG. However, the length of each electrode in the detection direction will be described later with reference to FIG.
As shown in FIG. 3A, the fixed electrode 13 includes a reference electrode portion 13a (GND electrode), an S1 + detection electrode group 15 (first detection electrode group), and an S1-detection electrode group 16 (second detection electrode). Group). The fixed electrode 13 further includes an S2 + detection electrode group 17 (third detection electrode group) and an S2-detection electrode group 18 (fourth detection electrode group). Each detection electrode group includes a plurality of electrodes.

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3(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。   The S1 + detection electrode group 15 is formed by connecting the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b, and the S1-detection electrode group 16 is formed by connecting the S1-detection electrode 16a and the S1-detection electrode 16b with a wiring (not shown). The S2 + detection electrode group 17 is formed by connecting the S2 + detection electrode 17a and the S2 + detection electrode 17b, and the S2-detection electrode group 18 is formed by connecting the S2-detection electrode 18a and the S2-detection electrode 18b with a wiring (not shown). In FIG. 3A, the boundaries of the electrodes are drawn adjacent to each other, but are actually insulated from each other with a slight gap.

図3(b)は、可動電極11を示している。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。   FIG. 3B shows the movable electrode 11. The shaded region of the movable electrode 11 is a conductive electrode portion. The repeated pattern electrode 11a has a repeated pattern shape having a role of changing the detection output, and the conductive electrode 11b is an electrode that connects the repeated pattern electrode 11a to conduct.

図3(c)は、固定電極13と可動電極11を重ねて示している。図3(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3(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。   FIG. 3C shows the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 in an overlapping manner. In FIG.3 (c), the movable electrode 11 is shown with the broken line and the oblique line. In FIG. 3C, the length h indicates a length in which the repeated pattern electrode 11a and the detection electrode groups 15 to 18 overlap each other in the direction orthogonal to the detection direction B, and forms a capacitance as a capacitor. It is.

図3(d)は、固定電極13および可動電極11を長さh方向から見た図である。図3(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。   FIG. 3D is a diagram of the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 viewed from the length h direction. In FIG. 3D, the gap d is an interval as a capacitor. The capacitance is proportional to the area where the opposing electrodes overlap each other and the dielectric constant of the gap, and inversely proportional to the gap d. That is, C = ε · S ÷ d (C: capacitance, ε: dielectric constant, S: area, d: gap).

(固定電極13と可動電極11との関係)
次に、図4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4は、固定電極13と可動電極11との関係図である。図4の上側において、図3(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4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。
(Relationship between fixed electrode 13 and movable electrode 11)
Next, the relationship between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a relationship diagram between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11. On the upper side of FIG. 4, each electrode pattern of the fixed electrode 13 is shown as in FIG. On the lower side of FIG. 4, the repeated pattern electrode 11 a of the movable electrode 11 is indicated by hatching.

繰り返しパターン電極11aは、図3(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4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3(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4を参照して説明する。   As shown in FIG. 3C, the repeated pattern electrode 11 a forms a capacitor by a region having a length h that overlaps with each of the detection electrode groups 15 to 18. FIG. 4 shows eight characteristic states in the process in which the movable electrode 11 moves from the left side to the right side in the detection direction B in the order of status 0 to 7 and status 0. The movable electrode 11 and the fixed electrode 13 form a capacitor by overlapping as shown in FIG. 3 (c). For ease of understanding, the movable electrode 11 and the fixed electrode 13 will be described with reference to FIG.

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180度(1/2P)異なる状態である。   The repetitive pitch of the repetitive pattern electrodes 11a (the period of the plurality of second electrodes is a pitch P, and in this embodiment, the ratio of the presence or absence of electrodes within one pitch (the occupation ratio of the electrodes within one pitch) is halved. In the following description, one of the repeated pattern electrodes 11a indicated by hatching is assumed to have an area of “1.” The amount of movement of the movable electrode 11 between the statuses is 1 / 8P. 0 and status 4 are in a state in which the phases are different from each other by 180 degrees (1 / 2P).

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の長さの合計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10Pのうち、左右の長さ2Pの間の長さ6P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。   The reference electrode portion 13a (GND electrode) of the fixed electrode 13 overlaps the repetitive pattern electrode 11a of the movable electrode 11 with a total length of 4P, mainly 2P on the left and right sides. In addition, a part of the reference electrode portion 13a overlaps the repeated pattern electrode 11a in the region of the length 6P between the left and right lengths 2P out of the length 10P.

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10P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。   That is, the reference electrode portion 13a has a length that is an integral multiple of the pitch P in the detection direction B, and in this embodiment, the left and right lengths 2P × 2 = 4P or the overall length 10P. For this reason, the area of the overlapping region between the reference electrode portion 13a and the electrode portion of the movable electrode 11 (repeated pattern electrode 11a) is always constant. Therefore, if the gap is constant, the capacitance is also constant.

S1+検出電極群15を構成するS1+検出電極15aとS1+検出電極15bの各電極の電極長さは0.5Pであり、電極同士の中心間距離は1Pである。S1−検出電極群16を構成するS1−検出電極16aとS1−検出電極16bは、各電極の電極長さは0.5Pであり、電極同士の中心間距離は2Pである。   The electrode length of each of the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b constituting the S1 + detection electrode group 15 is 0.5P, and the center-to-center distance between the electrodes is 1P. The S1-detection electrode 16a and the S1-detection electrode 16b constituting the S1-detection electrode group 16 have an electrode length of 0.5P and a distance between the centers of the electrodes of 2P.

また、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。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。   Further, the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 have a phase difference of 180 degrees (1 / 2P) in the detection direction B. In other words, the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 are arranged in the detection direction B so as to be shifted by a half pitch (180 degree phase difference, 1/2 pitch) of the repetition period of the repeated pattern electrode 11a. Yes.

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(第1最大出力状態)では「2」、ステータス4(第1最小出力状態)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。   The area of the overlap region between the S1 + detection electrode group 15 and the repeated pattern electrode 11a is “2” in status 0 (first maximum output state), “0” in status 4 (first minimum output state), and status 7. It returns to the area “2” of status 0. Thereafter, this change is repeated.

より詳細には、ステータス0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4中ステータス0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1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、複数の第1対向電極の各々の中心と略一致している。   More specifically, in status 0, a plurality of electrodes facing the region where the S1 + detection electrode group 15 is provided in the repeated pattern electrode 11a (the fifth and sixth electrodes from the lower side of the drawing in status 0 in FIG. 4). ) Are a plurality of first counter electrodes. At this time, the centers of the plurality of detection electrodes (15a and 15b) included in the S1 + detection electrode group 15 substantially coincide with the centers of the plurality of first counter electrodes.

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が備える複数の検出電極の各々(15a及び15b)の中心と複数の第1対向電極の各々の中心とのずれ量をD3とし、S1+検出電極群15が備える複数の検出電極の各々の幅をW3とする。このとき、最大出力状態において、0≦D3/W3≦0.20あるいは0≦D3/W3≦0.15あるいは0≦D3/W3≦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。   Here, the term “substantially coincidence” can be rephrased as follows. That is, the amount of deviation between the center of each of the plurality of detection electrodes (15a and 15b) included in the S1 + detection electrode group 15 and the center of each of the plurality of first counter electrodes is D3, and the plurality of the plurality of the S1 + detection electrode group 15 includes The width of each detection electrode is W3. At this time, in the maximum output state, the state satisfying 0 ≦ D3 / W3 ≦ 0.20 or 0 ≦ D3 / W3 ≦ 0.15 or 0 ≦ D3 / W3 ≦ 0.10 substantially matches the above-described state. In other words.

また、ステータス4において、繰り返しパターン電極11aのうち第1検出電極群15が設けられている領域と対向する電極(図4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が備える複数の検出電極の各々(15a及び15b)の中心は、第2対向電極の中心と位置が異なる。言い換えれば、第1最小出力状態において、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2対向電極と対向していない。   Further, in status 4, the electrode (the fifth electrode from the lower side of the paper in status 4 in FIG. 4) facing the region of the repeated pattern electrode 11a where the first detection electrode group 15 is provided is the second counter electrode. To do. At this time, the center of each of the plurality of detection electrodes (15a and 15b) included in the S1 + detection electrode group 15 is different from the center of the second counter electrode. In other words, in the first minimum output state, each of the plurality of detection electrodes (15a and 15b) included in the S1 + detection electrode group 15 does not face the second counter electrode.

なお、検出電極群が設けられている領域とは、各検出電極群が備える検出電極のうち最も端に設けられた検出電極を含む領域のことをいう。   In addition, the area | region where the detection electrode group is provided means the area | region including the detection electrode provided in the end most among the detection electrodes with which each detection electrode group is provided.

言い換えれば、第1検出電極群が設けられている領域とは、複数の第2電極が配列されている方向において、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、第2検出電極群が設けられている領域とは、複数の第2電極が配列されている方向において、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。   In other words, the region in which the first detection electrode group is provided is between the two first detection electrodes that are farthest from each other among the plurality of first detection electrodes in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged. It is an area. Similarly, the region in which the second detection electrode group is provided refers to a region between two second detection electrodes that are farthest from each other among the plurality of second detection electrodes in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged. It is an area.

つまり、複数の第1検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域とは、複数の第2電極が配列されている方向において、複数の第1検出電極のうち少なくとも一部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。複数の第2検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域についても同様である。   That is, the region in which at least a part of the plurality of first detection electrodes is provided is the most mutually of at least a part of the plurality of first detection electrodes in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged. This is a region between two first detection electrodes that are separated from each other. The same applies to a region where at least some of the plurality of second detection electrodes are provided.

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。   On the other hand, the area of the overlapping region between the S1-detection electrode group 16 and the repeated pattern electrode 11a returns to “0” in status 0, “2” in status 4, and returns to “0” in status 0 after status 7. Thereafter, this change is repeated.

より詳細には、ステータス0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4中ステータス0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3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)の中心は第複数の3対向電極のうち少なくとも一つの中心と位置が異なる。言い換えれば、第1最大出力状態において、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)は複数の第3対向電極のうち少なくとも一つと対向していない。   More specifically, in status 0, a plurality of electrodes facing the region where the S1-detecting electrode group 16 is provided in the repeated pattern electrode 11a (in the status 0 in FIG. Electrode) is a plurality of third counter electrodes. At this time, the center of at least one (16a or 16b) of the plurality of detection electrodes included in the S1-detection electrode group 16 is different in position from the center of at least one of the plurality of third counter electrodes. In other words, in the first maximum output state, at least one (16a or 16b) of the plurality of detection electrodes included in the S1-detection electrode group 16 does not face at least one of the plurality of third counter electrodes.

また、ステータス4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4中ステータス4において紙面下側から4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。   Further, in status 4, a plurality of electrodes (fourth and sixth electrodes from the bottom of the page in status 4 in FIG. 4) facing the region where the S1-detecting electrode group 16 is provided in the repeated pattern electrode 11a. A plurality of fourth counter electrodes are provided. At this time, the centers of the plurality of detection electrodes (16a and 16b) included in the S1-detection electrode group 16 substantially coincide with the centers of the plurality of fourth counter electrodes.

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2対向電極の各々の中心とのずれ量をD4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W4とする。このとき、最小出力状態において、0≦D4/W4≦0.20あるいは0≦D4/W4≦0.15あるいは0≦D4/W4≦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。   Here, the term “substantially coincidence” can be rephrased as follows. That is, the deviation amount between the center of each of the plurality of detection electrodes (16a and 16b) included in the S1-detection electrode group 16 and the center of each of the plurality of second counter electrodes is D4, and the S1-detection electrode group 16 is provided. The width of each of the plurality of detection electrodes is W4. At this time, in the minimum output state, the state satisfying 0 ≦ D4 / W4 ≦ 0.20 or 0 ≦ D4 / W4 ≦ 0.15 or 0 ≦ D4 / W4 ≦ 0.10 substantially matches the above-described state In other words.

以上まとめると、第1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、第1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。   In summary, in the first maximum output state, the area where the S1 + detection electrode group 15 and the movable electrode 11 overlap is the same as the area where the S1− detection electrode group 16 and the movable electrode 11 overlap. Greater than area. In the first minimum output state, the area where the S1 + detection electrode group 15 and the movable electrode 11 overlap is larger than the area where the S1− detection electrode group 16 and the movable electrode 11 overlap. Is also small.

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。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。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。   If the gap is constant, the capacitance changes as the area of the overlapping region changes. As described above, regarding the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16, the area of the overlapping region and the capacitance change in the opposite directions. In the present embodiment, the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 are a set of displacement detection electrode pairs.

S2+検出電極群17を構成するS2+検出電極17aとS2+検出電極17bの各電極の電極長さは0.5Pであり、電極同士の中心間距離は2Pである。S2−検出電極群18を構成するS2−検出電極18aとS2−検出電極18b各電極の電極長さは0.5Pであり、電極同士の中心間距離は1Pである。また、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。   The electrode length of each of the S2 + detection electrode 17a and the S2 + detection electrode 17b constituting the S2 + detection electrode group 17 is 0.5P, and the center-to-center distance between the electrodes is 2P. The electrode length of each of the S2-detection electrode 18a and the S2-detection electrode 18b constituting the S2-detection electrode group 18 is 0.5P, and the center-to-center distance between the electrodes is 1P. The S2 + detection electrode group 17 and the S2-detection electrode group 18 are a pair of displacement detection electrode pairs having a phase difference of 180 degrees (1/2 P) in the detection direction B.

図4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。   As shown in FIG. 4, these two sets of displacement detection electrode pairs have a phase shift of 2P + 1 / 4P in terms of the pitch P in the detection direction B, and the two sets of capacitances are (1/4) of each other. ) Indicates a change shifted by P. That is, the area of the overlapping region between the S2 + detection electrode group 17 and the repeated pattern electrode 11a is “2” in status 2 and “0” in status 6. On the other hand, the area of the overlapping region between the S2-detection electrode group 18 and the repeated pattern electrode 11a is “0” in status 2 and “2” in status 6. As described above, regarding the S2 + detection electrode group 17 and the S2-detection electrode group 18, the area of the overlapping region and the capacitance change in the opposite directions.

(各検出電極群の面積重心位置)
次に、図5を参照して、各検出電極群の面積重心位置(あるいは重心位置)について説明する。面積重心位置とは、所定の方向から見た際の各検出電極群が設けられている領域の重心位置のことをいう。所定の方向とは、可動電極11が備える複数の電極が並べられている方向(図3紙面上下方向)と直交する方向あるいはMF操作リング108の周方向と直交する方向である。
(The area center of gravity of each detection electrode group)
Next, the area centroid position (or centroid position) of each detection electrode group will be described with reference to FIG. The area centroid position refers to the centroid position of a region where each detection electrode group is provided when viewed from a predetermined direction. The predetermined direction is a direction orthogonal to the direction in which the plurality of electrodes included in the movable electrode 11 are arranged (the vertical direction in FIG. 3) or the direction orthogonal to the circumferential direction of the MF operation ring 108.

図5は、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の各電極と検出方向Bにおける面積重心(図心)位置を示している。横軸はS1−検出電極16aの中心を原点として、検出方向Bにおける位置を示している。ここで、S1+検出電極15a、S1+検出電極15bの長さh(繰り返しパターン電極11aとコンデンサを形成する領域の長さ)は等しく、検出方向Bの幅は共に0.5Pである。S1+検出電極15aの中心は横軸0.5Pの位置、S1+検出電極15bの中心は横軸1.5Pの位置に配置されている。   FIG. 5 shows the area centroid (centroid) position in the detection direction B and each electrode of the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16. The horizontal axis indicates the position in the detection direction B with the center of the S1-detection electrode 16a as the origin. Here, the length h of the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b (the length of the region where the repeated pattern electrode 11a and the capacitor are formed) is equal, and the width in the detection direction B is 0.5P. The center of the S1 + detection electrode 15a is disposed at the position of 0.5P on the horizontal axis, and the center of the S1 + detection electrode 15b is disposed at the position of 1.5P on the horizontal axis.

従って、S1+検出電極15aとS1+検出電極15bを合わせたS1+検出電極群15の面積重心G1は、(0.5P+1.5P)÷2=1Pの位置にある。S1−検出電極16a、S1−検出電極16bの長さh(繰り返しパターン電極11aとコンデンサを形成する領域の長さ)は等しく、検出方向Bの幅は共に0.5Pである。S1−検出電極16aの中心は横軸0Pの位置、S1−検出電極16bの中心は横軸2Pの位置に配置されている。   Accordingly, the area centroid G1 of the S1 + detection electrode group 15 including the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b is at a position of (0.5P + 1.5P) / 2 = 1P. The length h of the S1-detection electrode 16a and the S1-detection electrode 16b (the length of the region where the repeated pattern electrode 11a and the capacitor are formed) is equal, and the width in the detection direction B is 0.5P. The center of the S1-detection electrode 16a is disposed at the position of the horizontal axis 0P, and the center of the S1-detection electrode 16b is disposed at the position of the horizontal axis 2P.

従って、S1−検出電極16aとS1−検出電極16bを合わせたS1−検出電極群16の面積重心G1は、(0P+2P)÷2=1Pの位置にある。すなわち、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の検出方向Bにおける面積重心位置は共に、一点鎖線で示される面積重心G1にある。このように、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心位置が近傍になるように検出電極を配置することによる効果は後述する。   Accordingly, the area centroid G1 of the S1-detection electrode group 16 including the S1-detection electrode 16a and the S1-detection electrode 16b is at a position of (0P + 2P) / 2 = 1P. That is, the area centroid positions in the detection direction B of the S1 + detection electrode group 15 and the S1− detection electrode group 16 are both in the area centroid G1 indicated by the alternate long and short dash line. Thus, the effect by arrange | positioning a detection electrode so that the area gravity center position of S1 + detection electrode group 15 and S1-detection electrode group 16 may become the vicinity is mentioned later.

上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第2電極が配列されている方向において、複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極が設けられている領域の重心を第1重心とする。さらに、複数の第2検出電極のうち互いに隣り合う2つの第2検出電極が設けられている領域の重心を第2重心とする。このとき、第1重心と第2重心との間の距離が、繰り返しパターン電極11a(複数の第2電極)の所定の周期パターンの周期の1/5未満である。   The description relating to the position of the center of gravity of each detection electrode group can be rephrased as follows. That is, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of the region where two adjacent first detection electrodes are provided among the plurality of first detection electrodes is defined as the first center of gravity. Furthermore, the center of gravity of a region where two adjacent second detection electrodes are provided among the plurality of second detection electrodes is defined as the second center of gravity. At this time, the distance between the first center of gravity and the second center of gravity is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern of the repeated pattern electrodes 11a (the plurality of second electrodes).

ここでいう複数の検出電極のうち互いに隣り合う2つの検出電極とは、互いに隣接する2つの検出電極を意味する表現ではない。図4中のS1+検出電極が備える複数の検出電極15a及び15bを例に挙げて説明する。検出電極15a及び15bのように、繰り返しパターン電極11aの配列方向において、同じ検出電極群あるいは別の検出電極に含まれるある検出電極と、その次あるいはその前に設けられた検出電極とを互いに隣り合う2つの検出電極とする。   Two detection electrodes adjacent to each other among the plurality of detection electrodes herein are not expressions that mean two detection electrodes adjacent to each other. A description will be given by taking the plurality of detection electrodes 15a and 15b included in the S1 + detection electrode in FIG. 4 as an example. Like the detection electrodes 15a and 15b, in the arrangement direction of the repeated pattern electrodes 11a, a detection electrode included in the same detection electrode group or another detection electrode and a detection electrode provided next or in front thereof are adjacent to each other. Two matching detection electrodes are used.

なお、第1重心と第2重心との間の距離が、繰り返しパターン電極11aの所定の周期パターンの周期の1/10未満あるいは1/20未満であるとより好ましい。本実施例においては、図4中に示すステータス0(第1最大出力状態)においてもステータス4(第1最小出力状態)においても第1重心と第2重心との間の距離は上記の各条件を満たしている。   The distance between the first centroid and the second centroid is more preferably less than 1/10 or less than 1/20 of the period of the predetermined periodic pattern of the repeated pattern electrode 11a. In the present embodiment, the distance between the first centroid and the second centroid in each of the above-described conditions is the status 0 (first maximum output state) and the status 4 (first minimum output state) shown in FIG. Meet.

上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第2電極が配列されている方向において、複数の第1検出電極は第1の対称軸を中心として対称に配置されており、複数の第2検出電極は、第2対称軸を中心として対称に配置されている。そして、第1対称軸と第2対称軸との距離が所定の周期パターンの周期の1/5未満である。第1対称軸と第2対称軸との間の距離が、繰り返しパターン電極11aの所定の周期パターンの周期の1/10未満あるいは1/20未満であるとより好ましい。   The description relating to the position of the center of gravity of each detection electrode group can be rephrased as follows. That is, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the plurality of first detection electrodes are arranged symmetrically with respect to the first symmetry axis, and the plurality of second detection electrodes have the second symmetry axis. They are arranged symmetrically as the center. The distance between the first symmetry axis and the second symmetry axis is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern. More preferably, the distance between the first symmetry axis and the second symmetry axis is less than 1/10 or less than 1/20 of the period of the predetermined periodic pattern of the repeated pattern electrode 11a.

上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第2電極が配列されている方向において、複数の第1検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域の重心を第1重心とし、複数の第2検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域の重心を第2重心とする。このとき、第1重心及び第2重心は複数の第2電極のうちの所定の第2電極と同じ幅を持つ領域あるいは複数の第2電極間の所定の領域と同じ幅を持つ領域内に設けられている。   The description relating to the position of the center of gravity of each detection electrode group can be rephrased as follows. That is, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of the region where at least a part of the plurality of first detection electrodes is provided is defined as the first center of gravity, and at least one of the plurality of second detection electrodes. The center of gravity of the area where the part is provided is defined as the second center of gravity. At this time, the first center of gravity and the second center of gravity are provided in a region having the same width as the predetermined second electrode of the plurality of second electrodes or a region having the same width as the predetermined region between the plurality of second electrodes. It has been.

図4を用いてより詳細に説明すると、図4中ステータス0において、第1の重心及び第2の重心は複数の第2電極間の領域(図4中ステータス0において紙面下側から5番目及び6番目の電極間の領域)と同じ幅を持つ領域に設けられている。また、図4中ステータス4において、第1重心及び第2重心は所定の第2電極(図4中ステータス04おいて紙面下側から5番目の電極)と同じ幅を持つ領域に設けられている。   In more detail using FIG. 4, in the status 0 in FIG. 4, the first centroid and the second centroid are the regions between the plurality of second electrodes (in the status 0 in FIG. (The region between the sixth electrodes) is provided in a region having the same width. Further, in status 4 in FIG. 4, the first center of gravity and the second center of gravity are provided in a region having the same width as a predetermined second electrode (the fifth electrode from the lower side of the paper in status 04 in FIG. 4). .

上記の各検出電極群の重心位置に関する記載はさらに次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第2電極が配列されている方向において、第1重心と第2重心のずれ量をD1とし、所定の第2電極の幅をW1とする。このとき、0≦D1/W1≦0.20あるいは0≦D1/W1≦0.15あるいは0≦D1/W1≦0.10を満足している。   The description relating to the position of the center of gravity of each detection electrode group can be further rephrased as follows. That is, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the shift amount between the first centroid and the second centroid is D1, and the predetermined second electrode width is W1. At this time, 0 ≦ D1 / W1 ≦ 0.20 or 0 ≦ D1 / W1 ≦ 0.15 or 0 ≦ D1 / W1 ≦ 0.10 is satisfied.

(コンデンサの等価回路および信号処理部)
次に、図6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6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。
(Capacitor equivalent circuit and signal processor)
Next, an equivalent circuit of the capacitor formed by the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 and the signal processing unit in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 and a signal processing block diagram. As shown in FIG. 6, each electrode constituting the fixed electrode 13 forms a capacitor with respect to the movable electrode 11.

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、CS1+、CS1−、CS2+、CS2−とする。ギャップが一定である場合、静電容量CS1+、CS1−、CS2+、CS2−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。 Here, the capacitances of the capacitors formed by the reference electrode portion 13a and the detection electrode groups 15 to 18 are C G , C S1 + , C S1− , C S2 + , and C S2− , respectively. When the gap is constant, the capacitances C S1 + , C S1− , C S2 + , and C S2− are variable capacitors that change as the movable electrode 11 moves. On the other hand, the electrostatic capacitance C G is a capacitor of a fixed value that does not change by the movement of the movable electrode 11.

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と、静電容量Cに直列に繋がっている静電容量CS1+、CS1−、CS2+、CS2−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。 The analog switch array 19 includes analog switches 19b to 19e. In this embodiment, the analog switches 19b to 19e are connected in series to the detection electrode groups 15 to 18, respectively. The arithmetic circuit 21 sets the analog switches 19b to 19e in a short circuit state one by one in a time division manner. The electrostatic capacitance detection circuit 20, and the capacitance C G, capacitance C S1 + are connected in series to the capacitance C G, C S1-, C S2 +, electrostatic obtained by synthesizing the respective C S2- Capacitance (synthetic capacitance) is detected. The combined capacity of two capacitors connected in series is equal to the sum of the reciprocals of the two capacitors.

すなわち、静電容量CとCS1+の合成容量CG_S1+において、1/CG_S1+=1/C+1/CS1+が成立する。静電容量CとCS1−の合成容量CG_S1−、静電容量CとCS2+の合成容量CG_S2+、静電容量CとCS2−の合成容量CG_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、S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。 That is, in the electrostatic capacitance C G and C S1 + composite capacitance C G_S1 +, 1 / C G_S1 + = 1 / C G + 1 / C S1 + is established. The capacitance C G and C S1- composite capacitance C G_S1-, the capacitance C G and C S2 + composite capacitance C G_S2 +, also applies to the electrostatic capacitance C G and C S2- composite capacitance C G_S2- . The arithmetic circuit 21 outputs signals S 1 and S 2 based on the detection result by the capacitance detection circuit 20. Details of these signals will be described later.

(コンデンサの静電容量に基づく出力信号)
次に、図7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7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。
(Output signal based on the capacitance of the capacitor)
Next, an output signal based on the capacitance of the capacitor formed by the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a graph showing an output signal based on the capacitance formed by the fixed electrode 13 and the movable electrode 11, particularly corresponding to the S1 + detection electrode group 15 and the S1− detection electrode group 16.

図7において、横軸は図4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7は、S1+合成容量711が合成容量CG_S1+、S1−合成容量712が合成容量CG_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。 In FIG. 7, the horizontal axis represents statuses 0 to 7 and 0 described with reference to FIG. 4, and the vertical axis represents electrostatic capacity (combined capacity, differential signal). In FIG. 7, the S1 + combined capacity 711 corresponds to the combined capacity CG_S1 + , and the S1− combined capacity 712 corresponds to the combined capacity CG_S1− . The S1 + detection electrode group 15 has a phase difference of 180 degrees (1 / 2P) with respect to the S1− detection electrode group 16.

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712のステータス4における出力値は、S1+合成容量711のステータス0における出力値と等しい。S1差動容量713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713は、S1+合成容量711とS1−合成容量712の差動信号Sを示す。 That is, with respect to the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16, the area of the overlapping region and the capacitance change in the opposite directions. For this reason, the output value in status 4 of S1−composite capacity 712 is equal to the output value in status 0 of S1 + composite capacity 711. The S1 differential capacitor 713 indicates a differential output (differential signal) of the displacement detection electrode pair. S1 differential capacitance 713 shows a differential signals S 1 of S1 + combined capacitance 711 and S1- combined capacitance 712.

すなわち、S1差動容量713は、S1+合成容量711からS1−合成容量712を減算した信号に相当する。これらの差動演算は、図6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CG_S1+、合成容量CG_S1−の差動信号Sを演算する。 That is, the S1 differential capacitor 713 corresponds to a signal obtained by subtracting the S1−combined capacitor 712 from the S1 + combined capacitor 711. These differential operations are performed by the arithmetic circuit 21 shown in FIG. S2 + detection electrode group 17, S2- similarly combined capacitance C G_S1 + also detecting electrode group 18, calculates the combined capacitance C G_S1- differential signal S 2.

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。   When the lens microcomputer 101 reads this differential signal from the arithmetic circuit 21 as needed, the rotation of the MF operation ring 108 can be detected more finely, and the operability in the MF mode can be further improved. In the present embodiment, the capacitance information from the plurality of displacement detection electrode pairs and the reference electrode pairs for displacement detection is obtained by differential calculation. For this reason, it is possible to perform more stable displacement detection with respect to the stray capacitance, the regulated capacitance generated between each electrode and between adjacent substances.

(固定電極13が可動電極11に対して相対的に傾いたときの出力変化)
次に、図7、図8を用いて、固定電極13と可動電極11が長さh方向の軸回りに相対的に傾いた時の出力変化について説明する。図8は、固定電極13と可動電極11を長さh方向から見た図である。
(Output change when the fixed electrode 13 is inclined relative to the movable electrode 11)
Next, the output change when the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are relatively inclined around the axis in the length h direction will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a view of the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 as seen from the length h direction.

図8(a)は固定電極13と可動電極11が平行な場合、図8(b)は回転中心O2回りに相対的に傾いた場合、図8(c)は回転中心O3回りに相対的に傾いた場合を示している。図7の実線で示しているS1+合成容量711、S1−合成容量712、S1差動容量713は、図8(a)の位置関係の場合の出力に相当する。また、図7の破線で示しているS1+合成容量721、S1−合成容量722、S1差動容量723は、図8(b)に相当する。図7の一点鎖線で示しているS1+合成容量731、S1−合成容量732、S1差動容量733は、図8(c)に相当する。   8A shows a case in which the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are parallel, FIG. 8B shows a case in which the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are inclined about the rotation center O2, and FIG. The case of tilting is shown. The S1 + combined capacitor 711, the S1-combined capacitor 712, and the S1 differential capacitor 713 indicated by the solid lines in FIG. 7 correspond to outputs in the case of the positional relationship of FIG. Further, the S1 + combined capacitor 721, the S1-combined capacitor 722, and the S1 differential capacitor 723 shown by broken lines in FIG. 7 correspond to FIG. 8B. The S1 + combined capacitor 731, the S1− combined capacitor 732, and the S1 differential capacitor 733 shown by the one-dot chain line in FIG. 7 correspond to FIG.

図8において、ギャップL1〜4は、各位置における固定電極13と可動電極11のギャップを示している。固定電極13と可動電極11が検出方向Bに直交する方向で相対的に傾いたときの出力変動は、S1+検出電極群15の面積重心とS1−検出電極群16の面積重心が近傍になるように配置することによって低減できている。本効果の詳細は後述する。   In FIG. 8, gaps L1 to L4 indicate gaps between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 at each position. The output fluctuation when the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are relatively inclined in the direction orthogonal to the detection direction B is such that the area center of gravity of the S1 + detection electrode group 15 and the area center of gravity of the S1-detection electrode group 16 are in the vicinity. It can be reduced by arranging it. Details of this effect will be described later.

(比較例における固定電極13と可動電極11の関係)
次に、図9〜図11を参照して、比較例として、S1+検出電極群115の面積重心とS1−検出電極群116の面積重心が近傍にならない場合の固定電極113と可動電極111の関係を説明する。図9は比較例の、S1+検出電極群115とS1−検出電極群116の各電極と検出方向Bにおける面積重心(図心)位置を示している。横軸はS1+検出電極115aの中心を原点として、検出方向Bにおける位置を示している。
(Relationship between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 in the comparative example)
Next, referring to FIGS. 9 to 11, as a comparative example, the relationship between the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 when the area centroid of the S1 + detection electrode group 115 and the area centroid of the S1− detection electrode group 116 are not close to each other. Will be explained. FIG. 9 shows the area centroid (centroid) position in the detection direction B of each electrode of the S1 + detection electrode group 115 and S1− detection electrode group 116 in the comparative example. The horizontal axis indicates the position in the detection direction B with the center of the S1 + detection electrode 115a as the origin.

ここで、S1+検出電極115a、S1+検出電極115bの長さh(繰り返しパターン電極111aとコンデンサを形成する領域の長さ)は等しく、検出方向Bの幅は共に0.5Pである。S1+検出電極115aの中心を原点とすると、S1+検出電極115bの中心は横軸1Pの位置に配置されている。   Here, the length h of the S1 + detection electrode 115a and the S1 + detection electrode 115b (the length of the region in which the repeated pattern electrode 111a and the capacitor are formed) is equal, and the width in the detection direction B is 0.5P. If the center of the S1 + detection electrode 115a is the origin, the center of the S1 + detection electrode 115b is disposed at the position of the horizontal axis 1P.

従って、S1+検出電極115aとS1+検出電極115bを合わせたS1+検出電極群115のS1+検出電極群面積重心G3は、(0P+1P)÷2=0.5Pの位置にある。S1−検出電極116a、S1−検出電極116bの長さh(繰り返しパターン電極111aとコンデンサを形成する領域の長さ)は等しく、検出方向Bの幅は共に0.5Pである。S1−検出電極116aの中心は横軸1.5Pの位置、S1−検出電極116bの中心は横軸2.5Pの位置に配置されている。   Accordingly, the S1 + detection electrode group area gravity center G3 of the S1 + detection electrode group 115 including the S1 + detection electrode 115a and the S1 + detection electrode 115b is at a position of (0P + 1P) /2=0.5P. The length h of the S1-detection electrode 116a and the S1-detection electrode 116b (the length of the region where the repeated pattern electrode 111a and the capacitor are formed) is equal, and the width in the detection direction B is 0.5P. The center of the S1-detection electrode 116a is disposed at the position of the horizontal axis 1.5P, and the center of the S1-detection electrode 116b is disposed at the position of the horizontal axis 2.5P.

従って、S1−検出電極116aとS1−検出電極116bを合わせたS1−検出電極群116のS1−検出電極群面積重心G4は、(1.5P+2.5P)÷2=2Pの位置にある。すなわち、S1+検出電極群115のS1+検出電極群面積重心G3と、S1−検出電極群116のS1−検出電極群面積重心G4の検出方向Bにおける位置は1.5P分異なる。   Therefore, the S1-detection electrode group area center of gravity G4 of the S1-detection electrode group 116 including the S1-detection electrode 116a and the S1-detection electrode 116b is at a position of (1.5P + 2.5P) / 2 = 2P. That is, the position of the S1 + detection electrode group area centroid G3 of the S1 + detection electrode group 115 and the S1-detection electrode group area centroid G4 of the S1-detection electrode group 116 in the detection direction B differ by 1.5P.

(比較例における固定電極13が可動電極11に対して相対的に傾いたときの出力変化)
図10、図11は比較例の、固定電極113と可動電極111が長さh方向の軸周りに相対的に傾いた時の位置関係と、静電容量出力である。それぞれ、図8、図7に対応する。図10は、固定電極113と可動電極111を長さh方向から見た図である。図10(a)は固定電極113と可動電極111が平行な場合、図10(b)は回転中心O5回りに相対的に傾いた場合、図10(c)は回転中心O6回りに相対的に傾いた場合を示している。図11の実線で示しているS1+合成容量811、S1−合成容量812、S1差動容量813は、図10(a)の位置関係の場合の出力に相当する。
(Output change when the fixed electrode 13 in the comparative example is inclined relative to the movable electrode 11)
10 and 11 show the positional relationship and the capacitance output when the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 are relatively inclined about the axis in the length h direction in the comparative example. These correspond to FIGS. 8 and 7, respectively. FIG. 10 is a view of the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 as viewed from the length h direction. 10A shows a case in which the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 are parallel, FIG. 10B shows a case in which the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 are relatively tilted around the rotation center O5, and FIG. The case of tilting is shown. The S1 + combined capacitor 811, the S1- combined capacitor 812, and the S1 differential capacitor 813 shown by the solid lines in FIG. 11 correspond to outputs in the case of the positional relationship of FIG.

また、図11の破線で示しているS1+合成容量821、S1−合成容量822、S1差動容量823は、図10(b)に相当し、図11の一点鎖線で示しているS1+合成容量831、S1−合成容量832、S1差動容量833は、図10(c)に相当する。   Further, the S1 + combined capacitor 821, the S1-combined capacitor 822, and the S1 differential capacitor 823 shown by broken lines in FIG. 11 correspond to FIG. 10B, and the S1 + combined capacitor 831 shown by the one-dot chain line in FIG. , S1−combined capacitor 832 and S1 differential capacitor 833 correspond to FIG.

図10において、矢印は各位置における固定電極113と可動電極111のギャップを示している。図10(b)は、固定電極113と可動電極111が回転中心O5回りに相対的に傾いた場合であり、平行の場合(図10(a))と比較すると、S1+検出電極群115はギャップが広がり、S1−検出電極群116はギャップが狭まっている。   In FIG. 10, the arrows indicate the gap between the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 at each position. FIG. 10B shows a case where the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 are relatively inclined around the rotation center O5. Compared to the parallel case (FIG. 10A), the S1 + detection electrode group 115 has a gap. And the gap of the S1-detecting electrode group 116 is narrowed.

このため、S1+合成容量821は、平行時の出力S1+合成容量811に対して、ギャップが広がるため出力は小さくなっている。S1−合成容量822は、平行時の出力S1−合成容量812に対して、ギャップが狭まるため出力は大きくなっている。これにより、S1差動容量823は、平行時の出力S1差動容量813に対して、出力全体が小さくなっている。   For this reason, the output of the S1 + combined capacitor 821 is smaller than the output S1 + combined capacitor 811 in parallel because the gap is widened. The output of the S1-combined capacitor 822 is larger than the output S1-combined capacitor 812 when parallel because the gap is narrowed. As a result, the entire output of the S1 differential capacitor 823 is smaller than the output S1 differential capacitor 813 in parallel.

図10(c)は、固定電極113と可動電極111が回転中心O6回りに相対的に傾いた場合であり、平行の場合(図10(a))と比較すると、S1+検出電極群115とS1−検出電極群116は共にギャップが広がっている。S1+検出電極群115は回転中心O6に対して離れた位置に配置されており、S1−検出電極群116は回転中心O6に対して近い位置に配置されている。   FIG. 10C shows a case where the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 are relatively inclined around the rotation center O6. Compared to the parallel case (FIG. 10A), the S1 + detection electrode group 115 and the S1 -Both the detection electrode groups 116 have wide gaps. The S1 + detection electrode group 115 is disposed at a position away from the rotation center O6, and the S1-detection electrode group 116 is disposed at a position near the rotation center O6.

従って、S1+検出電極群115の方がS1−検出電極群116よりもギャップの広がりが大きくなる。このため、S1+合成容量831、S1−合成容量832は共に、平行時の出力S1+合成容量811、S1−合成容量812に対して出力が小さくなり、S1+合成容量の変動量の方がS1−合成容量の変動量よりも大きい。このように、S1+とS1−で合成容量の変動量の差が大きいため、S1差動容量833は平行時の出力S1差動容量813に対して、出力全体が小さくなっている。   Therefore, the gap spread is larger in the S1 + detection electrode group 115 than in the S1− detection electrode group 116. For this reason, both the S1 + combined capacity 831 and the S1- combined capacity 832 have smaller outputs than the parallel output S1 + combined capacity 811 and S1- combined capacity 812, and the variation amount of S1 + combined capacity is S1-combined. It is larger than the fluctuation amount of the capacity. Thus, since the difference in the amount of fluctuation of the combined capacitance between S1 + and S1− is large, the entire output of the S1 differential capacitor 833 is smaller than the output S1 differential capacitor 813 in parallel.

これにより、比較例の電極配置では、MF操作リング108のメカガタ等によって、固定電極113と可動電極111の間に前記相対傾きが起きた場合、出力が大きく変動してしまう。出力が変動すると、MF操作リング108の回転変位を誤検出してしまう。このため、MFモードでの操作性が低下する。   Thereby, in the electrode arrangement of the comparative example, when the relative inclination occurs between the fixed electrode 113 and the movable electrode 111 due to the mechanical backlash of the MF operation ring 108, the output greatly fluctuates. If the output fluctuates, the rotational displacement of the MF operation ring 108 is erroneously detected. For this reason, the operativity in MF mode falls.

(電極が傾いた場合の出力変動を低減可能な原理)
次に、実施例において、固定電極13と可動電極11が長さh方向で相対的に傾いたときの出力変動を低減する効果について説明する。図8(b)は回転中心O2回りに相対的に傾いた場合を示している。
(Principle capable of reducing output fluctuation when the electrode is tilted)
Next, an effect of reducing output fluctuation when the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are relatively inclined in the length h direction in the embodiment will be described. FIG. 8B shows a case in which it is relatively inclined around the rotation center O2.

検出方向Bにおいて回転中心O2は、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心G1と同位置にある。このため、平行の場合(図8(a))と比較すると、S1+検出電極群15ではS1+第1ギャップL3はギャップが広がり、S1+第2ギャップL4はギャップが狭まる。   In the detection direction B, the rotation center O2 is at the same position as the area centroid G1 of the S1 + detection electrode group 15 and the S1− detection electrode group 16. Therefore, compared to the parallel case (FIG. 8A), in the S1 + detection electrode group 15, the gap of the S1 + first gap L3 is widened, and the gap of the S1 + second gap L4 is narrowed.

ここで、面積重心G1は、(面積重心から各電極中心までの距離)×(電極面積)の和が、面積重心の左右で等しくなる位置である。固定電極13と可動電極11が相対的に傾いている場合、ギャップ変動量は、回転中心からの距離に比例する。ギャップ変動量が大きいと、静電容量値の変動も大きくなる。   Here, the area centroid G1 is a position where the sum of (distance from the area centroid to the center of each electrode) × (electrode area) becomes equal on the left and right of the area centroid. When the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 are relatively inclined, the gap fluctuation amount is proportional to the distance from the rotation center. When the gap fluctuation amount is large, the fluctuation of the capacitance value also increases.

すなわち、回転中心からの距離が大きいと、静電容量値の変動が大きくなる。また、静電容量値は、C=ε・S÷d(C:静電容量、ε:誘電率、S:面積、d:ギャップ)で表わされる。このため、同じギャップ変動量で比較すると、静電容量値の変動量は、電極面積に比例する。   That is, when the distance from the rotation center is large, the variation in the capacitance value increases. The capacitance value is expressed by C = ε · S ÷ d (C: capacitance, ε: dielectric constant, S: area, d: gap). For this reason, when compared with the same gap fluctuation amount, the fluctuation amount of the capacitance value is proportional to the electrode area.

本実施例では、S1+検出電極15aとS1+検出電極15bの面積は等しいため、面積重心G1からS1+検出電極15a、S1+検出電極15bまでの距離は等しい。このため、S1+第1ギャップL3のギャップ変動量と、S1+第2ギャップL4のギャップ変動量は略一致する。また、ギャップ変動方向は、S1+第1ギャップL3とS1+第2ギャップL4で逆なので、S1+検出電極15aとS1+検出電極15bの静電容量出力変動は逆方向になる。   In this embodiment, since the areas of the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b are equal, the distances from the area gravity center G1 to the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b are equal. For this reason, the gap fluctuation amount of S1 + first gap L3 and the gap fluctuation amount of S1 + second gap L4 are substantially the same. In addition, since the gap fluctuation directions are opposite in S1 + first gap L3 and S1 + second gap L4, the capacitance output fluctuations of S1 + detection electrode 15a and S1 + detection electrode 15b are in opposite directions.

従って、面積は等しく、ギャップ変動量は略一致し、変動方向が逆であるため、S1+検出電極15aとS1+検出電極15bの和であるS1+検出電極群15全体の出力変動が低減される。これは、図7の実線S1+合成容量711から破線S1+合成容量721への変化に対応する。本実施例では、S1+第1ギャップL3とS1+第2ギャップL4のギャップ変動量が略一致する。   Accordingly, since the areas are the same, the gap fluctuation amounts are substantially the same, and the fluctuation directions are opposite, the output fluctuation of the entire S1 + detection electrode group 15 that is the sum of the S1 + detection electrode 15a and the S1 + detection electrode 15b is reduced. This corresponds to the change from the solid line S1 + composite capacity 711 in FIG. 7 to the broken line S1 + composite capacity 721. In this embodiment, the gap fluctuation amounts of S1 + first gap L3 and S1 + second gap L4 are substantially the same.

しかし、静電容量値は、C=ε・S÷dで表わされるため、ギャップ変動量と静電容量値の変化は比例しない。すなわち、実線S1+合成容量711と破線S1+合成容量721は完全には一致しない。このため、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16は近傍に配置することが望ましい。S1−検出電極群16においても同様に、出力変動が低減され、図7のS1−合成容量712からS1−合成容量722への変化に対応する。   However, since the capacitance value is represented by C = ε · S ÷ d, the gap fluctuation amount and the change in the capacitance value are not proportional. That is, the solid line S1 + composite capacity 711 and the broken line S1 + composite capacity 721 do not completely match. For this reason, it is desirable to arrange the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 in the vicinity. Similarly, in the S1-detection electrode group 16, the output fluctuation is reduced, corresponding to the change from the S1-synthesis capacitor 712 to the S1-synthesis capacitor 722 in FIG.

このように、本実施例ではS1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心G1を検出方向Bにおいて近傍に配置しているため、回転中心O2回りで相対傾きが発生した際に、どちらにも出力変動低減効果を発生させることができる。このため、S1差動容量723もS1差動容量713からの出力変動量を低減できる。   Thus, in the present embodiment, the area centroid G1 of the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 is arranged in the vicinity in the detection direction B, so that when a relative inclination occurs around the rotation center O2, In both cases, an output fluctuation reducing effect can be generated. For this reason, the S1 differential capacitor 723 can also reduce the output fluctuation amount from the S1 differential capacitor 713.

図8(c)は回転中心O3回りに相対的に傾いた場合を示している。検出方向Bにおいて回転中心O3は、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心G1と異なる位置にある。このとき、平行の場合(図8(a))と比較すると、S1+検出電極群15ではS1+第1ギャップL3、S1+第2ギャップL4共にギャップが広がる。   FIG. 8C shows a case where the tilt is relatively made around the rotation center O3. In the detection direction B, the rotation center O3 is at a position different from the area centroid G1 of the S1 + detection electrode group 15 and the S1− detection electrode group 16. At this time, as compared with the parallel case (FIG. 8A), in the S1 + detection electrode group 15, both the S1 + first gap L3 and the S1 + second gap L4 widen.

このため、図7のS1+合成容量711からS1+合成容量731のように出力全体が小さくなる。S1−検出電極群16でも同様に、S1−第1ギャップL1、S1−第2ギャップL2共にギャップが広がり、図7のS1−合成容量712からS1−合成容量732のように出力全体が小さくなる。   For this reason, the entire output is reduced from S1 + composite capacity 711 to S1 + composite capacity 731 in FIG. Similarly, in the S1-detecting electrode group 16, both the S1-first gap L1 and the S1-second gap L2 widen, and the entire output is reduced from the S1-combined capacitor 712 to the S1-combined capacitor 732 in FIG. .

ここで、ギャップd1は平行時(図8(a))での固定電極13と可動電極11のギャップを示し、ギャップd2は図8(c)における面積重心G1位置での固定電極13と可動電極11のギャップを示している。図8(b)で説明したように、面積重心G1回りの相対傾きでのS1差動容量713からS1差動容量723への出力変動は小さい。すなわち、図8(c)において、S1+検出電極群15、S1−検出電極群16の出力変動は、全体のギャップが、ギャップd1からギャップd2に変化したときの出力変動に近い値になる。   Here, the gap d1 indicates the gap between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 when parallel (FIG. 8A), and the gap d2 indicates the fixed electrode 13 and the movable electrode at the position of the center of gravity G1 in FIG. 11 gaps are shown. As described with reference to FIG. 8B, the output fluctuation from the S1 differential capacitor 713 to the S1 differential capacitor 723 with a relative inclination around the area gravity center G1 is small. That is, in FIG. 8C, the output fluctuations of the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 are close to the output fluctuation when the entire gap is changed from the gap d1 to the gap d2.

このため、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心を近傍に配置することで、固定電極13と可動電極11の相対傾きが起きたときの、S1+検出電極群15の出力変動とS1−検出電極群16の出力変動を近い値にできる。これによって、差動容量の変動(S1差動容量713からS1差動容量733への変動)を低減できる。   For this reason, the output fluctuation of the S1 + detection electrode group 15 when the relative inclination of the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 occurs by arranging the area centroids of the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 in the vicinity. And the output fluctuation of the S1-detecting electrode group 16 can be made close to each other. As a result, the fluctuation of the differential capacitance (the fluctuation from the S1 differential capacitance 713 to the S1 differential capacitance 733) can be reduced.

(本実施例と比較例との性能差)
次に、実施例と比較例の出力変動を比較する。比較例の図11のS1差動容量813に対するS1差動容量823、S1差動容量833は、出力振幅の変動に加えて、出力全体がオフセットすることで、出力変動が大きくなる。実施例の図7のS1差動容量713に対するS1差動容量723、S1差動容量733は出力全体のオフセットが低減されて、全体のギャップ変動による出力振幅の変動が主として残る。このように、実施例では出力変動を低減できている。
(Performance difference between this example and comparative example)
Next, output fluctuations of the example and the comparative example are compared. In the S1 differential capacitor 823 and the S1 differential capacitor 833 with respect to the S1 differential capacitor 813 of FIG. In the S1 differential capacitor 723 and the S1 differential capacitor 733 with respect to the S1 differential capacitor 713 of FIG. 7 of the embodiment, the offset of the entire output is reduced, and the fluctuation of the output amplitude mainly due to the gap fluctuation of the whole remains. Thus, in the embodiment, output fluctuation can be reduced.

すなわち、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心を検出方向Bにおいて近傍に配置することで、MF操作リング108のメカガタ等によって固定電極13と可動電極11の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。このため、出力変動によるMF操作リング108の回転変位の誤検出を低減でき、MFモードでの操作性をさらに向上させることができる。   That is, by arranging the area centroids of the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 in the vicinity in the detection direction B, the relative inclination between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 by the mechanical rattle of the MF operation ring 108 or the like. It is possible to reduce the output fluctuation when this occurs. For this reason, the erroneous detection of the rotational displacement of the MF operation ring 108 due to the output fluctuation can be reduced, and the operability in the MF mode can be further improved.

(その他の構成)
また本実施例では、S2+検出電極群17(第3検出電極群)とS2−検出電極群18(第4検出電極群)の面積重心G2を検出方向Bにおいて近傍に配置している。これにより、S2+検出電極群17とS2−検出電極群18の差動容量においても同様に、固定電極13と可動電極11の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。
(Other configurations)
In this embodiment, the area centroid G2 of the S2 + detection electrode group 17 (third detection electrode group) and the S2-detection electrode group 18 (fourth detection electrode group) is arranged in the vicinity in the detection direction B. Thereby, also in the differential capacitance of the S2 + detection electrode group 17 and the S2-detection electrode group 18, the output fluctuation when the relative inclination occurs between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11 can be reduced.

上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は、前述のS1+検出電極群15の重心位置とS1−検出電極群16の重心位置に関する記載と同様に言い換えることができる。   The description regarding the gravity center position of each detection electrode group can be rephrased similarly to the description regarding the gravity center position of the S1 + detection electrode group 15 and the gravity center position of the S1-detection electrode group 16 described above.

すなわち、複数の第2電極が配列されている方向において、複数の第3検出電極のうち互いに隣り合う2つの第3検出電極が設けられている領域の重心を第3重心とする。さらに複数の第4検出電極のうち互いに隣り合う2つの第4検出電極が設けられている領域の重心を第4重心とする。このとき、第3重心及び第4重心は複数の第2電極のうちの所定の第2電極と同じ幅を持つ領域あるいは複数の第2電極間の所定の領域と同じ幅を持つ領域内に設けられている。このとき、第3重心と第4重心との間の距離が、繰り返しパターン電極11a(複数の第2電極)の所定の周期パターンの周期の1/5未満である。   That is, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of the region where two adjacent third detection electrodes are provided among the plurality of third detection electrodes is defined as the third center of gravity. Furthermore, the center of gravity of a region where two adjacent fourth detection electrodes are provided among the plurality of fourth detection electrodes is defined as a fourth center of gravity. At this time, the third center of gravity and the fourth center of gravity are provided in a region having the same width as the predetermined second electrode of the plurality of second electrodes or a region having the same width as the predetermined region between the plurality of second electrodes. It has been. At this time, the distance between the third centroid and the fourth centroid is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern of the repeated pattern electrodes 11a (the plurality of second electrodes).

なお、第3重心と第4重心との間の距離が、繰り返しパターン電極11aの所定の周期パターンの周期の1/10未満あるいは1/20未満であるとより好ましい。本実施例においては、図4中に示すステータス2(第2最大出力状態)においてもステータス6(第2最小出力状態)においても第3重心と第4重心との間の距離は上記の各条件を満たしている。   The distance between the third centroid and the fourth centroid is more preferably less than 1/10 or less than 1/20 of the period of the predetermined periodic pattern of the repeated pattern electrode 11a. In the present embodiment, the distance between the third centroid and the fourth centroid in each of the above conditions is the same in both status 2 (second maximum output state) and status 6 (second minimum output state) shown in FIG. Meet.

ステータス2は第3検出電極群と前記複数の第2電極が重なる面積が最大になる第2最大出力状態であり、ステータス6は第3検出電極群と複数の第2電極が重なる面積が最小になる第2最小出力状態である。   Status 2 is a second maximum output state in which the area where the third detection electrode group and the plurality of second electrodes overlap is maximum, and status 6 is the area where the third detection electrode group and the plurality of second electrodes overlap each other. This is the second minimum output state.

前述の第1重心と第2重心がある所定の第2電極あるいは所定の領域に設けられていることに関する記載は、第1重心を第3重心に、第2重心を第4重心に置き換えればよい。また、前述の両重心のずれ量に関する条件式については、第3重心と第4重心のずれ量をD2とし、条件式中のD1をD2に置き換えればよい。   In the above description regarding the provision of the first center of gravity and the second center of gravity in the predetermined second electrode or the predetermined region, the first center of gravity may be replaced with the third center of gravity, and the second center of gravity may be replaced with the fourth center of gravity. . In addition, regarding the conditional expression regarding the deviation amount of both the center of gravity described above, the deviation amount between the third gravity center and the fourth gravity center may be D2, and D1 in the conditional expression may be replaced with D2.

また、複数の第2電極が配列されている方向において、複数の第3検出電極は第3対称軸を中心として対称に配置されており、複数の第4検出電極は、第4対称軸を中心として対称に配置されているとする。このとき、前述の第1対称軸を第3対称軸に、前述の第2対称軸を第4対称軸に置き換えればよい。   Further, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the plurality of third detection electrodes are arranged symmetrically about the third symmetry axis, and the plurality of fourth detection electrodes are centered on the fourth symmetry axis. Are arranged symmetrically. At this time, the first symmetry axis may be replaced with the third symmetry axis, and the second symmetry axis may be replaced with the fourth symmetry axis.

本実施例において、S1+検出電極群15とS2+検出電極群17は1/4P(90度)の位相差を有しており、S1−検出電極群16とS2−検出電極群18は1/4P(90度)の位相差を有している。このため、S1+検出電極群15とS1−検出電極群16の面積重心G1と、S2+検出電極群17とS2−検出電極群18の面積重心G2は検出方向Bにおいて、1/4P(90度)の位相差を持つ。ここで、面積重心G1と面積重心G2はなるべく近傍になるように配置することが望ましい。これによって、固定電極13と可動電極11に前記相対傾きが発生した際の、S1差動容量とS2差動容量の相対ずれを低減することができる。   In this embodiment, the S1 + detection electrode group 15 and the S2 + detection electrode group 17 have a phase difference of 1 / 4P (90 degrees), and the S1-detection electrode group 16 and the S2-detection electrode group 18 are 1 / 4P. It has a phase difference of (90 degrees). For this reason, the area centroid G1 of the S1 + detection electrode group 15 and the S1-detection electrode group 16 and the area centroid G2 of the S2 + detection electrode group 17 and the S2-detection electrode group 18 are 1 / 4P (90 degrees) in the detection direction B. With a phase difference of. Here, it is desirable to arrange the area centroid G1 and the area centroid G2 as close as possible. As a result, it is possible to reduce the relative deviation between the S1 differential capacitance and the S2 differential capacitance when the relative inclination occurs between the fixed electrode 13 and the movable electrode 11.

つまり、複数の検出電極群は、複数の第3検出電極を有する第3検出電極群と、所定の周期パターンに関して第3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4検出電極を有する第4検出電極群をさらに含んでいる。そして、第3検出電極群は、所定の周期パターンに関して第1検出電極群に対して所定の位相差を有し、第4検出電極群は、所定の周期パターンに関して第2検出電極群に対して所定の位相差を有している。   That is, the plurality of detection electrode groups have a phase difference of 180 degrees with respect to the third detection electrode group with respect to the third detection electrode group having a plurality of third detection electrodes and a predetermined periodic pattern, and a plurality of fourth detection electrodes. A fourth detection electrode group having electrodes is further included. The third detection electrode group has a predetermined phase difference with respect to the first detection electrode group with respect to the predetermined periodic pattern, and the fourth detection electrode group has a predetermined phase difference with respect to the second detection electrode group. It has a predetermined phase difference.

そして、複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極が設けられている領域の重心は、複数の第3検出電極のうち互いに隣り合う2つの第3検出電極が設けられている領域の重心に対して前記所定の位相差を有する。ここでいう所定の位相差とは本実施例においては90度の位相差である。   The center of gravity of the region where the two first detection electrodes adjacent to each other among the plurality of first detection electrodes are provided is provided with the two third detection electrodes adjacent to each other among the plurality of third detection electrodes. And having the predetermined phase difference with respect to the center of gravity of the area. The predetermined phase difference here is a phase difference of 90 degrees in this embodiment.

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。   In the present embodiment, the presence / absence ratio of the electrodes within one pitch of the repetitive pattern electrodes 11a is halved, but the effect of the present embodiment is not impaired even if the ratio is other than this. In addition, although the length of the detection electrode is 0.5P, the effect of this embodiment is not impaired even if the length is other than this.

(その他の効果)
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。
(Other effects)
In the photo interrupter, the output signal changes between the light shielding portion and the slit portion, and the output of the photo interrupter hardly changes when moved within the width of the light shielding portion or the width of the slit. For this reason, it is difficult to further increase the resolution of the rotation detection because the rotation of the rotation operation unit cannot be detected in a range where neither output of the pair of photo interrupters changes.

これに対して、本実施例における操作角検出器109では、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17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。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。   On the other hand, in the operation angle detector 109 in this embodiment, the amplitude of the differential signal output can be increased. If the output amplitude of the differential signal can be increased, the S / N for noise generated at the output increases. For this reason, the resolution of the differential signal read from the arithmetic circuit 17 by the lens microcomputer 101 is increased. As a result, the resolution can be increased as compared with a conventional displacement detection device using a photo interrupter. In the following embodiments of the present invention, the same effects as those of the present embodiment can be obtained.

次に、図12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、検出電極群を構成する複数電極の数と配置が実施例1とは異なる。   Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in the number and arrangement of a plurality of electrodes constituting the detection electrode group.

図12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、S1+検出電極群215、S1−検出電極群216が4つずつの電極で構成されている。   FIG. 12 shows an S1-detection electrode group 216 that is 180 degrees (1 / 2P) in phase with the fixed electrode S1 + detection electrode group 215, and a movable electrode repeating pattern electrode 211a. In the present embodiment, the S1 + detection electrode group 215 and the S1-detection electrode group 216 are each composed of four electrodes.

本実施例における面積重心は、S1+検出電極群215、S1−検出電極群216共に、検出方向Bにおいて面積重心G5近傍にある。実施例1で説明したように、面積重心は、(面積重心から各電極中心までの距離)×(電極面積)の和が、面積重心の左右で等しくなる位置である。   The area centroid in this embodiment is in the vicinity of the area centroid G5 in the detection direction B for both the S1 + detection electrode group 215 and the S1-detection electrode group 216. As described in the first embodiment, the area centroid is a position where the sum of (distance from the area centroid to each electrode center) × (electrode area) becomes equal on the left and right of the area centroid.

これは、電極の数が3つ以上であっても同様である。従って、S1+検出電極群215とS1−検出電極群216の面積重心が近傍にあることによって、検出方向B直交方向(紙面上下方向)回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。   This is the same even if the number of electrodes is three or more. Therefore, when the area centroids of the S1 + detection electrode group 215 and the S1-detection electrode group 216 are in the vicinity, a relative inclination between the fixed electrode and the movable electrode around the detection direction B orthogonal direction (up and down direction on the paper surface) occurs. Variations in differential capacitance can be reduced.

すなわち、S1+検出電極群215とS1−検出電極群216の面積重心を検出方向Bにおいて近傍に配置することで、MF操作リング108のメカガタ等によって固定電極と可動電極の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。このため、出力変動によるMF操作リング108の回転変位の誤検出を低減でき、MFモードでの操作性をさらに向上させることができる。   That is, by arranging the area centroids of the S1 + detection electrode group 215 and the S1-detection electrode group 216 in the vicinity in the detection direction B, the relative inclination occurs between the fixed electrode and the movable electrode due to a mechanical rattle of the MF operation ring 108 or the like. If this happens, output fluctuations can be reduced. For this reason, the erroneous detection of the rotational displacement of the MF operation ring 108 due to the output fluctuation can be reduced, and the operability in the MF mode can be further improved.

このように、本発明の各実施例で示す変位検出装置は以下の構成を有している。すなわち、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検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心を第1重心とする。そして、前記複数の第2検出電極のうち互いに隣り合う2つの第2検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心を第2重心とする。このとき、第1重心との第2重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である。   Thus, the displacement detection apparatus shown in each embodiment of the present invention has the following configuration. That is, in the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of the region where at least a part of the two first detection electrodes adjacent to each other among the plurality of first detection electrodes is provided is One center of gravity. The center of gravity of an area where at least a part of two adjacent second detection electrodes among the plurality of second detection electrodes is provided is defined as a second center of gravity. At this time, the distance between the first center of gravity and the second center of gravity is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern.

言い換えれば、本発明の各実施例で示す変位検出装置は以下の構成を有している。すなわち、前記複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極が設けられている領域の重心を第1重心とする。また、この互いに隣り合う2つの第1検出電極よりも内側あるいは外側に設けられている複数の第2検出電極のうち、互いに隣り合うとともに前述の互いに隣り合う2つの第1検出電極に隣り合う2つの第2検出電極が設けられている領域の重心を第2重心とする。このとき、第1重心との第2重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である。   In other words, the displacement detection device shown in each embodiment of the present invention has the following configuration. That is, the center of gravity of a region where two adjacent first detection electrodes are provided among the plurality of first detection electrodes is defined as the first center of gravity. Of the plurality of second detection electrodes provided on the inner side or the outer side of the two first detection electrodes adjacent to each other, two adjacent to the first detection electrodes adjacent to each other and adjacent to each other. The center of gravity of the region where the two second detection electrodes are provided is defined as the second center of gravity. At this time, the distance between the first center of gravity and the second center of gravity is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern.

図12を例に挙げて上記構成を説明する。互いに隣り合う2つの第1検出電極対A(図12下側から1個目及び4個目の電極)が設けられている領域の重心が第1重心である。そして、第1検出電極対Aの内側に設けられ、互いに隣り合い、第1検出電極対Aに隣り合う第2検出電極対B(図12下側から2個目及び3個目の電極)が設けられている領域の重心が第2重心である。   The above configuration will be described with reference to FIG. The center of gravity of the region where the two first detection electrode pairs A (first and fourth electrodes from the lower side in FIG. 12) adjacent to each other is provided is the first center of gravity. A second detection electrode pair B (second and third electrodes from the lower side in FIG. 12) provided inside the first detection electrode pair A, adjacent to each other and adjacent to the first detection electrode pair A is provided. The center of gravity of the provided area is the second center of gravity.

この関係は、第1検出電極対C(図12下側から6個目及び7個目の電極)と第2検出電極対D(図12下側から5個目及び8個目の電極)との間においても成り立つ。あるいは第3検出電極群及び第4検出電極群を備えた構成においても成り立ち、前述の対称軸を用いた各複数の検出電極群が設けられている領域の重心位置の関係においても成り立つ。   This relationship indicates that the first detection electrode pair C (sixth and seventh electrodes from the lower side in FIG. 12) and the second detection electrode pair D (fifth and eighth electrodes from the lower side in FIG. 12) and It also holds in between. Alternatively, this also holds in the configuration including the third detection electrode group and the fourth detection electrode group, and also holds in the relationship of the centroid positions of the regions where the plurality of detection electrode groups using the above-described symmetry axes are provided.

一方で、第1検出電極対E(図12下側から4個目及び6個目の電極)の内側には2つの第2検出電極が無い。また、第1検出電極対Eの外側には第1検出電極対Eに隣り合う2つの第2検出電極が無い。   On the other hand, there are no two second detection electrodes inside the first detection electrode pair E (fourth and sixth electrodes from the lower side in FIG. 12). Further, there are no two second detection electrodes adjacent to the first detection electrode pair E outside the first detection electrode pair E.

次に、図13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、検出電極群を構成する複数電極の形状と配置が実施例1、2とは異なる。   Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is different from Embodiments 1 and 2 in the shape and arrangement of a plurality of electrodes constituting the detection electrode group.

図13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。本実施例では、S1+検出電極群315、S1−検出電極群316が4つずつの電極で構成されている。検出方向Bにおける各電極長さは0.5Pであり、検出方向B直交方向(紙面上下方向)長さは、2つずつ(計4つ)が長さh、他の2つずつ(計4つ)が長さh/2である。   FIG. 13 shows an S1-detection electrode group 316 that is 180 degrees (1/2 P) in phase with the fixed electrode S1 + detection electrode group 315, and a repetitive pattern electrode 311a that is a movable electrode. In this embodiment, the S1 + detection electrode group 315 and the S1-detection electrode group 316 are each composed of four electrodes. The length of each electrode in the detection direction B is 0.5P, and the length orthogonal to the detection direction B (vertical direction on the paper surface) is 2 (total 4), the length h, and the other 2 (total 4). ) Is the length h / 2.

本実施例における面積重心は、S1+検出電極群315、S1−検出電極群316共に、検出方向Bにおいて面積重心G6近傍にある。各電極の面積が異なる場合でも、面積重心は、(面積重心から各電極中心までの距離)×(電極面積)の和が、面積重心の左右で等しくなる位置である。このため、本実施例のように各電極の面積が異なる場合でも差動容量の変動低減効果が損なわれることはない。   The area centroid in this embodiment is in the vicinity of the area centroid G6 in the detection direction B for both the S1 + detection electrode group 315 and the S1-detection electrode group 316. Even when the area of each electrode is different, the area centroid is a position where the sum of (distance from the area centroid to each electrode center) × (electrode area) becomes equal on the left and right of the area centroid. For this reason, even when the area of each electrode is different as in the present embodiment, the effect of reducing the variation in differential capacitance is not impaired.

つまり、S1+検出電極群315とS1−検出電極群316の面積重心が近傍にあることによって、検出方向B直交方向(紙面上下方向)回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。   That is, when the area center of gravity of the S1 + detection electrode group 315 and the S1-detection electrode group 316 is in the vicinity, a relative inclination between the fixed electrode and the movable electrode around the detection direction B orthogonal direction (up and down direction on the paper surface) occurs. Variations in differential capacitance can be reduced.

すなわち、S1+検出電極群315とS1−検出電極群316の面積重心を検出方向Bにおいて近傍に配置することで、MF操作リング108のメカガタ等によって固定電極と可動電極の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。このため、出力変動によるMF操作リング108の回転変位の誤検出を低減でき、MFモードでの操作性をさらに向上させることができる。   That is, by arranging the area centroids of the S1 + detection electrode group 315 and the S1-detection electrode group 316 in the vicinity in the detection direction B, the relative inclination occurs between the fixed electrode and the movable electrode due to the mechanical backlash of the MF operation ring 108 or the like. If this happens, output fluctuations can be reduced. For this reason, the erroneous detection of the rotational displacement of the MF operation ring 108 due to the output fluctuation can be reduced, and the operability in the MF mode can be further improved.

次に、図14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、検出電極群を構成する複数電極の形状と配置が実施例1〜3とは異なる。   Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the shape and arrangement of a plurality of electrodes constituting the detection electrode group are different from those in the first to third embodiments.

図14は、固定電極のS1+検出電極群と位相が180度(1/2P)異なるS1−検出電極群および、可動電極の繰り返しパターン電極411aを示している。S1+検出電極群はS1+検出電極415a〜415dで構成され、S1−検出電極群はS1−検出電極416a〜416dを不図示の配線で繋いだ電極で構成されている。S1+検出電極415a、S1−検出電極416a、S1+検出電極415d、S1−検出電極416dは電極幅が1.5Pである。S1+検出電極415b、S1−検出電極416b、S1+検出電極415c、S1−検出電極416cは電極幅が0.5Pである。   FIG. 14 shows an S1-detection electrode group that is 180 degrees (1 / 2P) in phase with the S1 + detection electrode group of the fixed electrode, and a repetitive pattern electrode 411a of the movable electrode. The S1 + detection electrode group is composed of S1 + detection electrodes 415a to 415d, and the S1-detection electrode group is composed of electrodes in which S1-detection electrodes 416a to 416d are connected by a wiring (not shown). The S1 + detection electrode 415a, the S1-detection electrode 416a, the S1 + detection electrode 415d, and the S1-detection electrode 416d have an electrode width of 1.5P. The S1 + detection electrode 415b, the S1-detection electrode 416b, the S1 + detection electrode 415c, and the S1-detection electrode 416c have an electrode width of 0.5P.

S1+検出電極群と繰り返しパターン電極411aの重なり面積が最も大きい位相を最大出力位相とすると、図14(a)の斜線部に繰り返しパターン電極411aが配置されている状態が最大出力位相状態である。一方で、S1+検出電極群と繰り返しパターン電極411aの重なり面積が最も小さい位相を最小出力位相とすると、図14(a)の空白部に繰り返しパターン電極411aが配置されている状態が最小出力位相状態である。すなわち、最小出力位相は、図14(a)と位相が180度(1/2P)異なる状態である。   Assuming that the phase with the largest overlap area between the S1 + detection electrode group and the repeated pattern electrode 411a is the maximum output phase, the state where the repeated pattern electrode 411a is arranged in the shaded area in FIG. 14A is the maximum output phase state. On the other hand, when the phase with the smallest overlap area between the S1 + detection electrode group and the repeated pattern electrode 411a is defined as the minimum output phase, the state in which the repeated pattern electrode 411a is arranged in the blank portion in FIG. It is. In other words, the minimum output phase is in a state where the phase is 180 degrees (1 / 2P) different from FIG.

図14(b)は、最大出力状態において、固定電極の検出電極群と繰り返しパターン電極411aが重なる部分のみを示している。図14(c)は、最小出力状態において、固定電極の検出電極群と繰り返しパターン電極411aが重なる部分のみを示している。   FIG. 14B shows only a portion where the detection electrode group of the fixed electrodes and the repeated pattern electrode 411a overlap in the maximum output state. FIG. 14C shows only a portion where the detection electrode group of the fixed electrodes and the repeated pattern electrode 411a overlap in the minimum output state.

本実施例では、最大出力状態において、S1+検出電極415a〜415dと繰り返しパターン電極411aが重なる部分の面積重心が検出方向Bにおいて面積重心G7近傍になるように配置されている。また、最大出力状態において、S1−検出電極416a〜416dと繰り返しパターン電極411aが重なる部分の面積重心が検出方向Bにおいて面積重心G7近傍になるように配置されている。このように配置することで、最大出力状態において、検出方向B直交方向(紙面上下方向)回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。   In the present embodiment, in the maximum output state, the area centroid of the portion where the S1 + detection electrodes 415a to 415d and the repeated pattern electrode 411a overlap is arranged in the vicinity of the area centroid G7 in the detection direction B. In the maximum output state, the area centroid of the portion where the S1-detection electrodes 416a to 416d and the repeated pattern electrode 411a overlap is arranged in the vicinity of the area centroid G7 in the detection direction B. By arranging in this way, in the maximum output state, it is possible to reduce the fluctuation of the differential capacitance when the relative inclination of the fixed electrode and the movable electrode around the detection direction B orthogonal direction (up and down direction in the drawing) occurs.

加えて、最小出力状態において、S1+検出電極415a〜415dと繰り返しパターン電極411aが重なる部分の面積重心が検出方向Bにおいて面積重心G7近傍になるように配置されている。また、最小出力状態において、S1−検出電極416a〜416dと繰り返しパターン電極411aが重なる部分の面積重心が検出方向Bにおいて面積重心G7近傍になるように配置されている。このように配置することで、最小出力状態において、検出方向B直交方向(紙面上下方向)回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。   In addition, in the minimum output state, the area centroid of the portion where the S1 + detection electrodes 415a to 415d and the repeated pattern electrode 411a overlap is arranged in the vicinity of the area centroid G7 in the detection direction B. In the minimum output state, the area centroid of the portion where the S1-detection electrodes 416a to 416d and the repeated pattern electrode 411a overlap is arranged in the vicinity of the area centroid G7 in the detection direction B. By arranging in this way, in the minimum output state, it is possible to reduce the fluctuation of the differential capacitance when the relative inclination between the fixed electrode and the movable electrode around the detection direction B orthogonal direction (the vertical direction on the paper surface) occurs.

また、最大出力状態と最小出力状態における検出電極群の面積重心を検出方向Bにおいて近傍に配置することで、最大出力状態と最小出力状態の中間の位相においても、前記差動容量の変動を低減する効果が得られる。   Further, by arranging the area center of gravity of the detection electrode group in the maximum output state and the minimum output state in the vicinity in the detection direction B, the fluctuation of the differential capacitance is reduced even in the intermediate phase between the maximum output state and the minimum output state Effect is obtained.

(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。
(Modification)
As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these implementation mobile phones, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. For example, in each embodiment, the first electrode portion (fixed electrode 13) is provided on the fixed member, and the second electrode portion (movable electrode 11) is provided on the movable member (MF operation ring 108). However, each embodiment is not limited to this, and the first electrode portion may be provided on the movable member and the second electrode may be provided on the fixed member.

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
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
17 S2+検出電極群
17a S2+検出電極
17b S2+検出電極
18 S2−検出電極群
18a S2−検出電極
18b S2−検出電極
21 演算回路(検出手段)
109 操作角検出器(変位検出装置)
11 Movable electrode (second electrode part)
11a Repeat pattern electrode 13 Fixed electrode (1st electrode part)
13a Reference electrode portion 15 S1 + detection electrode group (first detection electrode group)
15a S1 + detection electrode 15b S1 + detection electrode 16 S1- detection electrode group (second detection electrode group)
16a S1-detection electrode 16b S1-detection electrode 17 S2 + detection electrode group 17a S2 + detection electrode 17b S2 + detection electrode 18 S2-detection electrode group 18a S2-detection electrode 18b S2-detection electrode 21 arithmetic circuit (detection means)
109 Operating angle detector (displacement detector)

Claims (10)

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的に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、前記複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心と、前記複数の第2検出電極のうち互いに隣り合う2つの第2検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である、
ことを特徴とする変位検出装置。
A first electrode portion having a plurality of detection electrode groups;
A second electrode part having a predetermined periodic pattern and having a plurality of second electrodes movable relative to the first electrode part;
Detecting means for detecting displacement based on a capacitance between the first electrode part and the second electrode part;
The plurality of detection electrode groups have a first detection electrode group having a plurality of first detection electrodes, a phase difference of 180 degrees with respect to the first detection electrode group with respect to the predetermined periodic pattern, and a plurality of second detection electrode groups. Including a second detection electrode group having detection electrodes;
In the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of a region where at least a part of two adjacent first detection electrodes among the plurality of first detection electrodes is provided, and the plurality A distance between the center of gravity of an area where at least a part of two adjacent second detection electrodes among the second detection electrodes is provided is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern. is there,
A displacement detector characterized by the above.
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。
The predetermined periodic pattern of the second electrode portion is a repeating pattern having a predetermined period in a predetermined direction.
The displacement detection device according to claim 1.
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。
The first electrode portion further includes a reference electrode portion having a length that is an integral multiple of the predetermined period in the predetermined direction.
The displacement detection apparatus according to claim 2.
前記複数の検出電極群は、複数の第3検出電極を有する第3検出電極群と、前記所定の周期パターンに関して前記第3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4検出電極を有する第4検出電極群をさらに含み、
前記第3検出電極群は、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所定の位相差を有し、
前記第4検出電極群は、前記所定の周期パターンに関して前記第2検出電極群に対して前記所定の位相差を有し、
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3検出電極のうち互いに隣り合う2つの第3検出電極が設けられている領域の重心と、前記複数の第4検出電極のうち互いに隣り合う2つの第4検出電極が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である、
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。
The plurality of detection electrode groups have a third detection electrode group having a plurality of third detection electrodes, a phase difference of 180 degrees with respect to the third detection electrode group with respect to the predetermined periodic pattern, and a plurality of fourth detection electrode groups. A fourth detection electrode group having detection electrodes;
The third detection electrode group has a predetermined phase difference with respect to the first detection electrode group with respect to the predetermined periodic pattern;
The fourth detection electrode group has the predetermined phase difference with respect to the second detection electrode group with respect to the predetermined periodic pattern;
In the direction in which the plurality of second electrodes are arranged, the center of gravity of an area where two adjacent third detection electrodes among the plurality of third detection electrodes are provided, and the plurality of fourth detection electrodes A distance between the center of gravity of the region where the two fourth detection electrodes adjacent to each other are provided is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern.
The displacement detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記第1検出電極群と前記複数の第2電極が重なる面積が最大になる状態を第1最大出力状態として、
前記第1検出電極群と前記複数の第2電極が重なる面積が最小になる状態を第1最小出力状態とすると、
前記第1最大出力状態及び前記第1最小出力状態のとき、前記複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極が設けられている領域の重心と、前記複数の第2検出電極のうち互いに隣り合う2つの第2検出電極が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である、
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。
A state in which the area where the first detection electrode group and the plurality of second electrodes overlap is maximized is defined as a first maximum output state.
When the state where the area where the first detection electrode group and the plurality of second electrodes overlap is minimized is the first minimum output state,
In the first maximum output state and the first minimum output state, the center of gravity of a region where two adjacent first detection electrodes among the plurality of first detection electrodes are provided, and the plurality of second detections The distance between the center of gravity of the region where the two second detection electrodes adjacent to each other among the electrodes are provided is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern.
The displacement detection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
前記第3検出電極群と前記複数の第2電極が重なる面積が最大になる状態を第2最大出力状態として、
前記第3検出電極群と前記複数の第2電極が重なる面積が最小になる状態を第2最小出力状態とすると、
前記第2最大出力状態及び前記第2最小出力状態のとき、前記複数の第3検出電極のうち互いに隣り合う2つの第3検出電極が設けられている領域の重心と、前記複数の第4検出電極のうち互いに隣り合う2つの第4検出電極が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の1/5未満である、
ことを特徴とする請求項4または5に記載の変位検出装置。
A state where the area where the third detection electrode group and the plurality of second electrodes overlap is maximized as a second maximum output state.
When the state where the area where the third detection electrode group and the plurality of second electrodes overlap is the minimum minimum output state,
In the second maximum output state and the second minimum output state, the center of gravity of an area where two adjacent third detection electrodes among the plurality of third detection electrodes are provided, and the plurality of fourth detections The distance between the center of gravity of the region where the two fourth detection electrodes adjacent to each other among the electrodes are provided is less than 1/5 of the period of the predetermined periodic pattern.
The displacement detection apparatus according to claim 4 or 5, wherein
前記所定の周期パターンに関して、前記複数の第1検出電極のうち互いに隣り合う2つの第1検出電極が設けられている領域の重心は、前記複数の第3検出電極のうち互いに隣り合う2つの第3検出電極が設けられている領域の重心に対して前記所定の位相差を有する、
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の変位検出装置。
With respect to the predetermined periodic pattern, the center of gravity of the region where the two first detection electrodes adjacent to each other among the plurality of first detection electrodes are provided is the two second adjacent to each other among the plurality of third detection electrodes. 3 having the predetermined phase difference with respect to the center of gravity of the region where the detection electrodes are provided,
The displacement detection device according to any one of claims 4 to 6, wherein
前記所定の位相差は90度の位相差である、
ことを特徴とする請求項4乃至7のいずれか一項に記載の変位検出装置。
The predetermined phase difference is a phase difference of 90 degrees.
The displacement detection apparatus according to any one of claims 4 to 7,
請求項1乃至8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。
The displacement detection device according to any one of claims 1 to 8,
A lens unit that is driven based on a detection result of the displacement by the displacement detector.
A lens barrel characterized by that.
請求項9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。
The lens barrel according to claim 9,
An image sensor;
A camera body that holds the image sensor,
An imaging apparatus characterized by that.
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