JP2019113449A - 位置検出装置、レンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】スケール部の連続的に変化する複数のエッジの位置が熱膨張／収縮により変位して生じる位置検出信号の変化を解消し、位置検出誤差を低減させる。【解決手段】位置検出装置は、２つの光学センサ１５１Ａ、１５１Ｂと、反射率の異なる２つの領域１５２１、１５２２を有し、２つの光学センサに対し相対移動が可能なスケール部１５２と、スケール部を保持するベース部材１５２３と、ベース部材に対してスケール部を位置決めする位置決め部ＰＡ１、ＨＡ１と、２つの光学センサから出力される信号電圧の差分に基づいて光学センサとスケール部の相対位置を検出する検出手段と、を備える。反射率の異なる２つの領域の境界線は、互い平行でない傾きを有する２本の直線形状のエッジＥＡ、ＥＢを形成し、エッジに対し、２つの光学センサがそれぞれ対向して配置されており、位置決め部は、エッジの延長線同士の交点の近傍に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、光学センサを用いてスケール部のエッジを検出することにより、検出対象の位置を検出する位置検出装置、レンズ鏡筒及び光学機器に関する。

動画等の高精細化が進むカメラ等の撮像装置においては、より厳密な合焦精度が求められる傾向にあり、合焦精度に直結するフォーカスレンズ等の可動レンズの位置決めに関して、より高い精度が求められている。そのため、レンズの位置決め精度を左右する、レンズの位置検出システムも高精度化が求められる。

従来、特許文献１では、２つの磁気式の位置センサを有し、それぞれのセンサ信号の差分を和分で割ることによって得られる値を位置信号として扱う技術が提案されている。この提案では、組み立て時の位置ずれや、温度変化による磁束密度の変化等の特性変化による位置の読み取り誤差を打ち消し、高精度化を図ることができるとしている。

また、特許文献２では、位置センサが検出するスケールの接着による固定位置をスケールの端部に限定することにより、熱膨張方向を制御し、温度変化によるスケールの膨張／伸縮による位置誤差を補正する技術が提案されている。

特開２０１３−８３５９７号公報 特開２００７−１３２８１１号公報

上記特許文献１のように、複数のセンサ信号の差分をとる方式では、センサ部とスケール部の間の位置ずれによる誤差に関しては差分をとることで打ち消すことができる。しかし、スケール部において複数含まれるエッジ同士の間隔が、スケール部の熱膨張による寸法変化に伴い、相対的に変化することによって生じる位置読み取り誤差を打ち消すことはできない。

上記特許文献２では、熱膨張によるスケール部の膨張／収縮方向を制御するために、直方体のスケール部の片側端のみを接着固定している。しかし、この方法では接着固定された直方体の面に垂直な方向のみの熱膨張しか制御できず、上記のようにスケール部に方向の異なる複数のエッジが含まれている場合、それらの熱膨張方向の全てを制御できず、一部の制御しかできない。高精度の位置決めを行うためには、より厳密にスケール部内に含まれる複数のエッジすべての熱膨張を制御する必要がある。

そこで本発明は、スケール部の連続的に変化する複数のエッジの位置が熱膨張／収縮により変位して生じる位置検出信号の変化を解消し、位置検出誤差を低減させることができる位置検出技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の位置検出装置は、発光部および光電変換が可能な受光部を有する２つの光学センサと、反射率の異なる２つの領域を有し、前記２つの光学センサに対し相対的に移動が可能なスケール部と、前記スケール部を保持するベース部材と、前記ベース部材に対して前記スケール部を位置決めする位置決め部と、前記２つの光学センサから出力される信号電圧の差分に基づいて、前記２つの光学センサと前記スケール部の相対位置を検出する検出手段と、を備え、前記反射率の異なる２つの領域の間の境界線は、前記２つの光学センサと前記スケール部の相対移動方向に対し、互い平行でない傾きを有する２本の直線形状のエッジを形成し、前記２本の直線形状のエッジに対し、前記２つの光学センサがそれぞれ対向して配置されており、前記位置決め部は、前記２本の直線形状のエッジの延長線同士の交点の近傍に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、スケール部の連続的に変化する複数のエッジの位置が熱膨張／収縮により変位して生じる位置検出信号の変化を解消し、位置検出誤差を低減させることができる。

（ａ）は本発明の位置検出装置を含むレンズ鏡筒が搭載された撮像装置の一例であるデジタル一眼レフカメラの概略断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。 デジタル一眼レフカメラの制御系を説明するブロック図である。 （ａ）はレンズ位置検出部の斜視図、（ｂ）はレンズ位置検出部の上面図、（ｃ）はレンズ位置検出部の側面図である。 （ａ）はフォトリフレクタの斜視図、（ｂ）はフォトリフレクタとスケール部との関係を説明する側面図である。 （ａ）はスケール部に対し、センサ部が移動した場合に、フォトリフレクタ検知する範囲を説明する図、（ｂ）はセンサ部の２つのフォトリフレクタが出力する信号電圧の変化を示すグラフ図である。（ｃ）はＸ座標位置と、信号電圧ＶＡと信号電圧ＶＢの差分ＶＣ＝（ＶＡ−ＶＢ）の相関を示すグラフ図である。 スケール部のＹ方向ずれ影響の打ち消す効果を説明する図である。 従来のレンズ位置検出部を説明する上面図である。 スケール部の熱膨張／収縮方向を説明する図である。 （ａ）はスケール部にカバー部材を被せた状態を示す上面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 スケール部の横膨張係数と縦膨張係数の関係が異なる場合の位置決めピンの配置例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１（ａ）は本発明の実施形態に係る位置検出装置を含むレンズ鏡筒が搭載された光学機器の一例であるデジタル一眼レフカメラの概略断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の上面図である。

本実施形態のデジタル一眼レフカメラは、図１に示すように、カメラ本体２の正面側に交換可能なレンズ鏡筒１が着脱可能に装着されている。なお、本実施形態では、位置検出装置を含むレンズ鏡筒が搭載された光学機器として、デジタル一眼レフカメラを例示したが、これに限定されない。

まず、レンズ鏡筒１について説明する。レンズ鏡筒１は、撮影光学系１１にフォーカスレンズ１１ａを含み、フォーカスレンズ１１ａは、レンズ保持枠（レンズ保持部）１１ｂに保持されている。また、レンズ鏡筒１は、レンズ制御部１２、メモリ部１３、フォーカスレンズ１１ａを光軸１０の方向（以下、光軸方向という。）に駆動するフォーカスレンズ駆動部１４、及びフォーカスレンズ１１ａの光軸方向の位置を検出するレンズ位置検出部１５を備える。

レンズ位置検出部１５は、レンズ保持枠１１ｂに取り付けられ、レンズ保持枠１１ｂと一体に光軸方向に移動するスケール部１５２と、レンズ鏡筒１の内壁に固定されるセンサ部１５１とを有する。フォーカスレンズ１１ａが光軸方向に移動すると、スケール部１５２が共に移動し、センサ部１５１との相対位置が変動する。センサ部１５１は、スケール部１５２との相対位置の変動を後述の方式で検知し、その結果をフォーカスレンズ１１ａの位置情報としてレンズ制御部１２に伝える。

また、レンズ鏡筒１は、フォーカス操作リング１６、レンズ位置等の情報を表示する液晶等の表示部１７、ズーム操作リング１８、及び撮影光学系１１を通過する光量を調整する絞り部１９等を有する。

次に、カメラ本体２について説明する。カメラ本体２は、カメラ制御部２１、レンズ鏡筒１の撮影光学系１１を通過した光束が結像する撮像素子２２、撮影光学系１１を通過した光線を分割及び反射させるクイックリターンミラーユニット２３、及び光学像の測距を行うＡＦユニット２４を有する。また、カメラ本体２は、撮影画像や撮影設定等を表示する画像表示部２５、レリーズ釦２６ａ、レンズ鏡筒１との間で通信を行う電気接点部２７、及びファインダ光学系３０を有する。

図２は、デジタル一眼レフカメラ（以下、カメラという。）の制御系を説明するブロック図である。図２において、レンズ制御部１２は、フォーカスレンズ駆動部１４、絞り部１９、液晶表示部１７の駆動を制御するとともに、レンズ位置検出部１５と回転量検出部１６１からの信号によりレンズの位置と操作リングの回転量を算出する。また、レンズ制御部１２は、電気接点部２７を介してカメラ制御部２１と通信を行い、カメラ制御部２１からの駆動命令などを受けとる。

レンズ制御部１２から駆動命令を受けたフォーカスレンズ駆動部１４は、フォーカスレンズ１１ａを光軸に沿って移動させることで撮像素子２２に集光する光束の焦点状態を調整する。このとき、フォーカスレンズ１１ａの位置は、後述するように、レンズ位置検出部１５によって測定され、レンズ制御部１２に伝えられる。また、フォーカス操作リング１６を操作者が回転操作した際の回転量が回転量検出部１６１により検出され、操作量に応じてレンズ制御部１２を介しフォーカスレンズ駆動部１４に駆動命令が送信される。

レンズ位置検出部１５が検出する現在のフォーカスレンズ１１ａの位置より、現在の撮影光学系１１を通過した光学像が撮像素子２２の位置に結像するときの結像面からのピント位置がレンズ制御部１２により算出される。

例えば、カメラの１．５ｍ前方に被写体があり、この被写体にピントが合っている場合は、合焦距離は１．５ｍとなる。そして、算出されたピント位置情報及びフォーカスレンズ１１ａに関する情報が液晶表示部１７に表示される。また、レンズ制御部１２は、カメラ制御部２１からの命令を受け、絞り部１９を制御し不図示の絞りばねを絞り込むことで撮影光学系１１の光量を調整する。なお、レンズ制御部１２は、不図示のレンズ駆動制御手段、表示制御手段、合焦距離を換算する距離換算手段を有する。

図１（ａ）に示すように、撮影光学系１１を通過した光束はクイックリターンミラーユニット２３がダウン状態においては、メインミラー２３ａとサブミラー２３ｂを反射し、それぞれファインダ光学系３０及びＡＦユニット２４に光束の一部が導かれる。ＡＦユニット２４に集光した光線を用いて、いわゆる位相差検出を行い焦点状態を検出する。ファインダ光学系に導かれた光束は、ファインダ光学系３０を介し撮影者に導かれる。

一方、クイックリターンミラーユニット２３が、光軸１０から退避するアップ状態であるとき、撮影光学系１１を通過した光束は、撮像素子２２に集光する。撮像素子２２は、受光した光に対し光電変換を行い、不図示のＡ/Ｄ変換器により光電変換出力に対し量子化処理が行われる。画像処理部３１は、内部にホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算回路等を有しており、カメラ制御部２１の命令を受けて、撮像素子２２から取得した信号から画像データを生成する。画像処理部３１で生成されたデータは、メモリ部３２に記憶される。

カメラ制御部２１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、レンズ鏡筒１及びカメラ本体２の制御を統括する。カメラ制御部２１は、撮像の際のタイミング信号等を生成して各部に出力する。カメラ制御部２１は、レリーズ釦２６ａ等の操作部から操作指示を受け付けた場合、受け付けた指示に応じてＡＦユニット２４や撮像素子２２等の制御及びレンズ制御部１２へ命令信号を送信する。

次に、図３を参照して、フォーカスレンズ１１ａの位置を検出するレンズ位置検出部１５の構成及び位置検出方式について説明する。

図３（ａ）はレンズ位置検出部１５の斜視図、図３（ｂ）はレンズ位置検出部１５の上面図、図３（ｃ）はレンズ位置検出部１５の側面図である。レンズ位置検出部１５は、本発明の位置検出装置の一例を構成し、図３に示すように、センサ部１５１とスケール部１５２とを有する。センサ部１５１は、スケール部１５２に対して図１（ａ）のＸ方向に相対的に移動し、スケール部１５２を走査して、スケール部１５２との相対的な位置情報を得る。センサ部１５１は、本発明の光学センサの一例に相当するフォトリフレクタ１５１Ａとフォトリフレクタ１５１Ｂを有する。

次に、図４を参照して、フォトリフレクタの構造及び機能の概略を説明する。なお、フォトリフレクタ１５１Ａとフォトリフレクタ１５１Ｂは、同一構成であるため、ここではフォトリフレクタ１５１Ａについてのみ説明する。図４（ａ）はフォトリフレクタ１５１Ａの斜視図、図４（ｂ）はフォトリフレクタ１５１Ａとスケール部１５２との関係を説明する側面図である。

図４（ａ）に示すように、フォトリフレクタ１５１Ａは、ＬＥＤを含む発光部１５１１と、フォトダイオードで構成される受光部１５１２とを有する。図４（ｂ）に示すように、発光部１５１１から発せられた光は、発光部１５１１に対向して配置されたスケール部１５２に当たって反射し、受光部１５１２に入ることで、光電変換により電荷が生じ、反射光の強度を信号電圧として計測することができる。

スケール部１５２は、発光部１５１１から発せられる光に対して低い反射率を示す低反射領域と高い反射率を示す高反射領域の反射率が異なる２つの領域を有する。図３（ａ）〜図３（ｃ）においては、スケール部１５２は、黒色等で示された低反射スケール１５２１と、低反射スケール１５２１の下に敷かれた白色等で示された高反射スケール１５２２とで構成される。低反射スケール１５２１は、例えば、黒色塗装された低反射率の樹脂部材等が挙げられ、高反射スケール１５２２は、例えば、白色塗装された高反射率の樹脂部材が挙げられるが、反射率の異なる部材で形成されていれば、特に限定されない。

低反射スケール１５２１には、図３（ｂ）に示すように、開口ＫＡ，ＫＢが形成されており、開口ＫＡ，ＫＢを通して高反射スケール１５２２が露出している。２つのフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂは、低反射スケール１５２１の開口ＫＡ，ＫＢの縁におけるエッジＥＡ，ＥＢ（図３（ｂ）参照）の略直上に配置される。このとき、エッジＥＡ及びエッジＥＢは、黒色の低反射領域と白色の高反射領域の境界線となっており、直線形状に連続して形成されている。

エッジＥＡ，ＥＢは、フォーリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂとスケール部１５２の相対移動方向（Ｘ方向）に対し、角度θ，−θを持った状態で形成される。したがって、エッジＥＡ，ＥＢ上の点の位置は、相対移動方向（Ｘ方向）の位置の変化に応じて角度θ、−θに対応した量だけＹ方向にも位置が変化することとなる。

図３（ａ）に示すように、低反射スケール１５２１と高反射スケール１５２２は、ベース部材１５２３上に配置され、ベース部材１５２３に突設された略円柱形状の位置決めピンＰＡ１によって互いの位置が規定されている。

低反射スケール１５２１には、図３（ｂ）に示すエッジＥＡを延長したエッジ延長線ＥＡ２とエッジＥＢを延長したエッジ延長線ＥＢ２との交点と略同位置に中心を持つ位置決め穴ＨＡ１が位置決めピンＰＡ１に対応して形成されている。また、高反射スケール１５２２には、位置決め穴ＨＡ１に対応する位置に位置決め穴ＨＡ１より大きい不図示の穴が形成されている。

この位置決め穴ＨＡ１及び位置決めピンＰＡ１を各エッジＥＡ，ＥＢの延長線同士の交点と略同一位置に配置することにより、スケール部１５２の熱膨張／収縮が位置検出信号に及ぼす影響を解消する効果を有する。

また、本実施形態では、低反射スケール１５２１が位置決め穴ＨＡ１を中心に回転することを防止するために、位置決め穴ＨＡ１からＸ方向に離れた位置に低反射スケール１５２１を間に挟むようにして位置決め穴ＨＡ２を形成している。位置決め穴ＨＡ２は、位置決め穴ＨＡ１と位置決め穴ＨＡ２を結ぶ直線の延長線方向（Ｘ方向）に延びる長穴で形成される。

また、高反射スケール１５２２には、位置決め穴ＨＡ１の場合と同様に、位置決め穴ＨＡ２に対応する位置に位置決め穴ＨＡ２より若干大径の不図示の穴が形成されている。また、ベース部材１５２３には、位置決め穴ＨＡ２に対応する位置に円柱状の位置決めピンＰＡ２が突設されている。位置決めピンＰＡ２は、図３（ｃ）に示すように、高反射スケール１５２２や低反射スケール１５２１に形成された位置決め穴ＨＡ２等を貫通するよう形成されている。

次に、図５を参照して、レンズ位置検出部１５によりフォーカスレンズの位置を検出する方式について説明する。図５（ａ）はスケール部１５２に対し、センサ部１５１がＸ方向に移動した場合に、Ｘ座標がＸ１，Ｘ２，Ｘ３となる各位置において、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂが検知する範囲α１〜α３，範囲β１〜β３を説明する図である。なお、Ｘ１からＸ２までの距離、Ｘ２からＸ３までの距離は等しいとする。

図５（ａ）において、位置Ｘ２で示される、各エッジＥＡ，ＥＢのほぼ中央の位置にセンサ部１５１が配置されている場合を考えると、フォトリフレクタ１５１Ａは、検知範囲α２に位置し、フォトリフレクタ１５１Ｂは、検知範囲β２に位置している。このとき、検知範囲α２及び検知範囲β２内に含まれる、低反射スケール１５２１の領域（黒色）と高反射スケール１５２２の領域（白色）の面積比は略１／２となっている。

図５（ｂ）は、センサ部１５１のＸ座標位置に対する、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂが出力する信号電圧ＶＡ，ＶＢの変化を示すグラフ図である。位置Ｘ２において、各フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの検知範囲α２，検知範囲β２では、低反射スケール１５２１の領域と高反射スケール１５２２の領域の面積比が略１／２となり、この状態は点Ｍ２で示され、このときの信号電圧をＶ２とする。

位置Ｘから図５（ａ）の右方向（＋Ｘ方向）にセンサ部１５１が相対移動し、位置Ｘ３で示される各エッジＥＡ，ＥＢのほぼ右端付近の位置に配置された場合を考える。このとき、フォトリフレクタ１５１Ａは、検知範囲α３に位置し、フォトリフレクタ１５１Ｂは、検知範囲β３に位置する。フォトリフレクタ１５１Ａの検知範囲α３に含まれる低反射スケール１５２１の領域と高反射スケール１５２２の領域の面積比は、検知範囲α２では略１／２だったのに対し、低反射スケール１５２１の領域が減り、高反射スケール１５２２の領域が増えている。

このとき、フォトリフレクタ１５１Ａの受光部１５１２が受ける光量が増し、光電変換することにより得られる電荷量が増して、信号電圧が増加する。この状態は図５（ｂ）における点Ｍ３Ａで示され、信号電圧はＶ３となり、Ｖ３＞Ｖ２である。

それとは逆に、図５（ａ）に示すように、フォトリフレクタ１５１Ｂの検知範囲β３に含まれる低反射スケール１５２１の領域と高反射スケール１５２２の領域の面積比は、低反射スケール１５２１の領域が増加し、高反射スケール１５２２の領域が減じている。このとき、フォトリフレクタ１５１Ｂの受光部１５１２が受ける光量が減り、光電変換することにより得られる電荷量が減って、信号電圧が減少する。この状態は図５（ｂ）における点Ｍ３Ｂで示され、信号電圧はＶ１となり、Ｖ１＜Ｖ２である。

よって、図５の＋Ｘ方向（図５（ａ）の右方向）にセンサ部１５１が移動すると、フォトリフレクタ１５１Ａが示す信号電圧ＶＡは増加し、フォトリフレクタ１５１Ｂが示す信号電圧ＶＢは減少することとなる。

一方、図５（ａ）の−Ｘ方向（左方向）にセンサ部１５１が相対移動し、図５（ａ）において位置Ｘ１で示す各エッジＥＡ，ＥＢのほぼ左端付近の位置に配置された場合を考える。このとき、フォトリフレクタ１５１Ａは検知範囲α１に位置し、フォトリフレクタ１５１Ｂは検知範囲β１に位置する。フォトリフレクタ１５１Ａの検知範囲α１に含まれる低反射スケール１５２１の領域と高反射スケール１５２２の領域の面積比は、検知範囲α２では略１／２だったのに対し、低反射スケール１５２１の領域が増え、高反射スケール１５２２の領域が減じている。

このため、フォトリフレクタ１５１Ａの受光部１５１２が受ける光量が減り、光電変換することにより得られる電荷量が減じて、信号電圧が減少する。この状態は図５（ｂ）における点Ｍ１Ａで示され、信号電圧はＶ１となり、Ｖ１＜Ｖ２である。このとき、図５（ａ）に示される、フォトリフレクタ１５１Ｂの検知範囲β１に含まれる低反射スケール１５２１の領域と高反射スケール１５２２の領域の面積比は、低反射領域が減り、高反射領域が増えている。

このため、フォトリフレクタ１５１Ｂの受光部１５１２が受ける光量が増し、光電変換することにより得られる電荷量が増して、信号電圧が増加する。この状態は図５（ｂ）における点Ｍ１Ｂで示され、信号電圧はＶ３となり、Ｖ３＞Ｖ２である。よって、図５（ａ）の−Ｘ方向（左方向）にセンサ部１５１が相対移動すると、フォトリフレクタ１５１Ａが示す信号電圧ＶＡは減少し、フォトリフレクタ１５１Ｂが示す信号電圧ＶＢは増加することとなる。

このように、センサ部１５１のＸ方向における位置の変化に応じてフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの信号電圧ＶＡ，ＶＢが変化し、その相関を示したグラフが図５（ｂ）である。本実施形態では、低反射スケール１５２１の領域と高反射スケール１５２２の領域の境界線であるエッジＥＡ，ＥＢが直線形状であるため、Ｘ方向における位置の変化に応じて信号電圧が比例して変化する線形グラフとなっている。

図５（ｂ）において実線で示される信号電圧ＶＡは、Ｘの増加に対して線形に単調増加し、二点鎖線で示される信号電圧ＶＢは、Ｘの増加に対して線形に単調減少することが分かる。単調増加／単調減少であるため、Ｘ座標の位置の値に対して、信号電圧ＶＡ／信号電圧ＶＢの値は一対一に対応することとなり、信号電圧ＶＡ，ＶＢを測定することでセンサ部１５１とスケール部１５２の相対位置であるＸ座標を得られる事が分かる。

ここで、本実施形態では、単純に図５（ｂ）に示した信号電圧ＶＡ，ＶＢを位置信号として用いず、信号電圧ＶＡと信号電圧ＶＢの差分を位置信号として用いる。以下、詳述する。

図５（ｃ）は、Ｘ座標位置と、信号電圧ＶＡと信号電圧ＶＢの差分ＶＣ＝（ＶＡ−ＶＢ）の相関を示すグラフ図である。信号電圧差分ＶＣは、Ｘの増加に対し、線形に単調増加するため、Ｘ座標位置の値に対して、一対一に対応し、信号電圧差分ＶＣを得ることで、センサ部１５１とスケール部１５２の相対位置であるＸ座標を得ることができることが分かる。

信号電圧差分ＶＣを位置信号として用いる理由として、Ｘ方向（移動方向）に垂直なＹ方向に対して部品取り付け位置の誤差があった場合や、レンズ位置検出部１５が衝撃を受け、センサ部とスケール部がＹ方向に相対的にずれた場合の誤差を打ち消す効果がある。

以下、図６を参照してその概要を説明する。図６は、レンズ位置検出部１５の上面図である。図６（ａ）における通常状態からＹ方向にセンサ部１５１とスケール部１５２がΔＹだけ位置ズレを生じた状態を図６（ｂ）に示す。このとき、Ｙ方向にずれた分だけ、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂが検知する範囲における高反射スケール１５２２の領域と低反射スケール１５２１の領域の面積比にずれが生じ、位置検出結果に誤差を生じてしまう。

スケール部１５２がセンサ部１５１に対し、Ｙ方向にΔＹだけずれた場合、フォトリフレクタ１５１Ａが検知する範囲では、幅ΔＹだけの低反射スケール１５２１の領域が減り、幅ΔＹだけの高反射スケール１５２２の領域が増え、そのため、信号電圧が増加する。このときの増加量をδＶとする。これに対し、フォトリフレクタ１５１Ｂが検知する範囲では、同様に幅ΔＹだけの低反射スケール１５２１の領域が減り、幅ΔＹだけの高反射スケール１５２２の領域が増えている。フォトリフレクタ１５１Ｂの信号電圧は、フォトリフレクタ１５１Ａの信号電圧の増分と同じ量のδＶだけ増加している。

このとき、フォトリフレクタ１５１Ａの信号電圧は（ＶＡ＋δＶ）であり、フォトリフレクタＢの信号電圧は（ＶＢ＋δＶ）となっている。両者の差分をとった電圧ＶＣは、ＶＣ＝（ＶＡ＋δＶ）−（ＶＢ＋δＶ）＝ＶＡ−ＶＢとなっており、Ｙ方向へのずれの影響であるδＶを打ち消していることが分かる。これはフォトリフレクタ１５１Ａとフォトリフレクタ１５１Ｂに対し、エッジＥＡとエッジＥＢが同じ量（ΔＹ）だけずれているため、信号電圧の変化量が等しく、差分をとることで変化量を打ち消しあうことができるためである。

よって、上記のようにフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの両者の信号電圧の差分をとった電圧ＶＣを位置信号として用いることにより、Ｙ方向へのセンサ部１５１とスケール部１５２の位置ずれの影響を受けない位置検出を行うことが可能となる。

ところで、上述のようにスケール部１５２のエッジＥＡ，ＥＢをフォトリフレクタ等の光学センサで検知し、かつ両者の電圧信号の差分をとることで位置検出する場合においても、周囲の環境温度の変化によって位置検出結果に誤差が生じてしまう問題がある。カメラ等の光学機器は、温暖条件下から寒冷条件下までの様々な条件下で用いられるため、周囲の環境温度の変化にさらされるが、その際にフォーカスレンズの位置検出結果に影響があっては合焦精度の低下、ひいては画質の低下を招いてしまう。

環境温度による変化の一影響として、スケール部１５２の熱膨張／収縮により位置検出結果に生じる誤差がある。これは、スケール部１５２が熱膨張／収縮することで寸法が変化することにより、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂが検知するエッジＥＡ，ＥＢの位置も変化し、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの信号電圧が変化してしまうためである。

図７に示す従来のレンズ位置検出部の上面図を用いて説明する。なお、図７では、説明の便宜上、本実施形態と重複又は対応する部分については、同一符号を付して説明する。図７において、低反射スケール１５２１及び高反射スケール１５２２は、不図示のベース部材上に配置され、低反射スケール１５２１はベース部材に対し、上記特許文献２と同様に、下辺の長辺部が接着固定されている。このとき、図７（ａ）の基準温度状態から温度が上昇し、スケール部１５２が熱膨張した場合の様子を図７（ｂ）に示す。

低反射スケール１５２１は、下辺の長辺部を接着固定部として、それを起点に図７（ｂ）のように上方向（＋Ｙ方向）に膨張し、その寸法が変化する。このとき、Ｙ方向に対する膨張量を考えると、次のようになる。接着固定部からエッジＥＡまでのＹ方向の距離を距離ＬＡ、エッジＥＢまでのＹ方向の距離をＬＢとすると、図７の例ではＬＡ＞ＬＢとなる。

ここで、開口ＫＡにおけるエッジＥＡの熱膨張によるＹ方向への移動量ΔＬＡは、スケール部１５２の熱膨張率をα、温度上昇量をΔＴとすると、ΔＬＡ＝距離ＬＡ×熱膨張率α×ΔＴとなる。同様に、開口ＫＢにおけるエッジＥＢの熱膨張によるＹ方向への移動量ΔＬＢは、ΔＬＢ＝距離ＬＢ×熱膨張率α×ΔＴとなる。このとき、移動量ΔＬＡ，ΔＬＢは、接着固定部からエッジＥＡ，ＥＢまでの距離ＬＡ，ＬＢに比例し、ＬＡ＞ＬＢであるので、ΔＬＡ＞ΔＬＢとなることがわかる。

以上から、スケール部１５２の開口ＫＡ，ＫＢのエッジＥＡ，ＥＢが図の上方向（Ｙ方向）にΔＬＡ，ΔＬＢだけ移動することとなる。結果として、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂが検知する範囲における低反射領域が幅ΔＬＡ，ΔＬＢだけ減少し、高反射領域が幅ΔＬＡ，ΔＬＢだけ増加する。高反射領域が増加したことにより、信号電圧は幅ΔＬＡ，ΔＬＢに比例した量だけ増加する。

このとき、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ単体の信号電圧の値は温度の上下動によって変動していることになり、フォトリフレクタ１５１Ａの信号電圧がδＶＡ、フォトリフレクタ１５１Ｂの信号電圧がδＶＢ増加しているとする。この場合、前述のように各信号電圧の差分をとることで誤差を打消そうとしても、ΔＬＡ＞ΔＬＢであり、エッジＥＡ，ＥＢの移動量ΔＬＡとΔＬＢが異なる値をとる。このため、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの信号電圧変化量δＶＡ，δＶＢは互いに異なる値をとる。

図７（ｂ）の例では、ΔＬＡ＞ΔＬＢであり、フォトリフレクタ１５１Ａ直下の方がより大きく低反射領域を減らし、高反射領域を増やしているため、電圧増加量も大きく、δＶＡ＞δＶＢである。このとき、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの信号電圧の差分の値ＶＣは、ＶＣ＝（ＶＡ＋δＶＡ）−（ＶＢ＋δＶＢ）＝（ＶＡ−ＶＢ）+（δＶＡ−δＶＢ）である。

これは、前述したＹ方向への位置ずれの例の場合と異なり、ΔＬＡとΔＬＢの差異があり、δＶＡとδＶＢが異なる値をとり、（δＶＡ−δＶＢ）＞０であるため、信号電圧の差分値ＶＣも温度変化前の（ＶＡ−ＶＢ）から変化してしまっていることとなる。よって、信号電圧の差分ＶＣの値が熱膨張前後で変化するため、位置検出信号に誤差が生じてしまうことになる。

このように、基本的にエッジ部ＥＡ，ＥＢと接着固定部との間に距離に比例して、熱膨張／収縮による寸法変化が起きる。そして、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ直下におけるエッジＥＡ，ＥＢの位置が変化すると低反射領域と高反射領域の面積比が変化し、信号電圧に変化が生じる。

また、接着固定部から見たエッジＥＡ，ＥＢの距離が異なるため、熱膨張量に差が生じ、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ直下のエッジＥＡ，ＥＢの移動量に差が出る。このため、フォトリフレクタ１５１Ａの信号電圧変化量とフォトリフレクタ１５１Ｂの信号電圧変化量が異なり、両者の差分信号をとっても温度変化による信号電圧変化量の変化が残ってしまう。

そこで、本実施形態では、熱膨張／収縮によるスケール部１５２の寸法変化が信号電圧に及ぼす影響を解消することを目的としている。即ち、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、スケール部１５２に含まれる直線状のエッジＥＡの延長線ＥＡ２とエッジＥＢの延長線ＥＢ２の交点の位置に位置決め穴ＨＡ１を設けている。

図８を参照して、熱膨張／収縮によるスケール部１５２の寸法変化が信号電圧に及ぼす影響を打ち消す効果について説明する。図８（ａ）は、低反射スケール１５２１において、位置決め穴ＨＡ１の位置をエッジＥＡの延長線ＥＡ２とエッジＥＢの延長線ＥＢ２の交点の位置に配置した場合の基準温度状態における上面図である。

図８（ａ）の状態では、低反射スケール１５２１は、ベース部材１５２３に突設された位置決めピンＰＡ１が位置決め穴ＨＡ１を貫通することで、ベース部材１５２３に対する自身の位置が固定されている。この固定部は、ほぼ点形状であるため、低反射スケール１５２１は、位置決め穴ＨＡ１を固定点として、そこを中心に全方位に向かって膨張・収縮が行われる。

すなわち、センサ部１５１とスケール部１５２の相対移動方向をＸ方向、２つのフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの並んだ方向をＹ方向とすると、膨張／収縮は図のＹ方向成分（縦方向）だけでなく、Ｘ方向成分（横方向）も行われる。

ここで、周囲の環境温度が上昇し、膨張が起きた際にエッジＥＡ，ＥＢがどのように変位するかをＹ方向成分（図の縦方向）とＸ方向成分（図の横方向）に分けて説明する。

図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態からＹ方向成分の熱膨張によりエッジＥＡ，ＥＢが変位した後の状態を示す図である。図８（ａ）の熱膨張前の状態では、フォトリフレクタ１５１Ａ直下のエッジＥＡの位置は、位置決め穴ＨＡ１を基準点として、Ｙ方向に距離ＹＡだけ上方向にずれた位置にある。また、フォトリフレクタ１５１Ｂ直下のエッジＥＢの位置は、位置決め穴ＨＡ１を基準点として、Ｙ方向に同じ距離ＹＡだけ下方向にずれた−ＹＡの位置にある。

ここで温度上昇により、図８（ｂ）に示すように、Ｙ方向成分（図の矢印方向）の膨張があったとき、フォトリフレクタ１５１Ａ直下のエッジＥＡの位置は、位置決め穴ＨＡ１を固定点として上方向にΔＹＡＶだけずれる。このとき、縦方向の熱膨張率をαＶ、温度変化量をΔＴとすると、ΔＹＡＶ＝ＹＡ×ΔαＶ×ΔＴとなる。

同様に、フォトリフレクタ１５１Ｂ直下のエッジＥＢの位置は、位置決め穴ＨＡ１を固定点としてΔＹＢＶだけずれる。このとき、ΔＹＢＶ＝（−ＹＡ）×ΔαＶ×ΔＴとなる。エッジＥＢは、位置決め穴ＨＡ１を基準にして−Ｙ方向（下方向）にあるため、熱膨張による変位方向は−Ｙ方向（下方向）になっている。

フォトリフレクタ１５１Ａが検知する範囲においては、エッジＥＡが上方向にΔＹＡＶだけ移動するので、低反射領域（黒色）が幅ΔＹＡＶだけ減少し、高反射領域が幅ΔＹＡＶだけ増加する。高反射領域の面積が増加したことにより、信号電圧は幅ΔＹＡＶに比例した量だけ増加する。このときの増分をΔＶとする。

フォトリフレクタ１５１Ｂが検知する範囲においては、フォトリフレクタ１５１Ａの検知範囲とは逆に、エッジが下方向にΔＹＢＶだけ移動するので、低反射領域が幅ΔＹＢＶだけ増加し、高反射領域が幅ΔＹＢＶだけ減少するといった反対の傾向となる。高反射領域である高反射領域が減少したことにより、信号電圧は幅ΔＹＢＶに比例した量である、ΔＶだけ減少する。

このとき、温度の上昇によりフォトリフレクタ１５１Ａの信号電圧ＶＡはΔＶ増加し、フォトリフレクタ１５１Ｂの電圧ＶＢはΔＶ減少している。このため、それぞれの信号電圧の差分の値ＶＣは、ＶＣ＝（ＶＡ＋ΔＶ）−（ＶＢ−ΔＶ）＝（ＶＡ−ＶＢ）＋２ΔＶとなり、温度上昇前と比較して値が２ΔＶだけ増加していることになる。よって、このＹ方向（縦方向）の膨張のみが起きる場合には、前述した従来例と同様に、温度変化に伴って、信号電圧の差分ＶＣの値が変化し、位置検出信号に誤差が生じてしまう。

本実施形態では、略点状の位置固定点を用いることでＸ方向成分の膨張も行われ、かつ、この影響がＹ方向の膨張の影響を打ち消す方向に働くよう、位置決め穴ＨＡ１の配置を決めている。以下、説明する。

図８（ｃ）は、図８（ａ）の状態からＸ方向成分（横方向成分）の膨張により、エッジＥＡ，ＥＢが変位した後の状態を示す図である。図８（ａ）の膨張前の状態では、フォトリフレクタ１５１Ａ直下のエッジＥＡの位置は、位置決め穴ＨＡ１を基準点として、Ｘ方向に距離ＸＡだけ右方向にずれた位置にある。また、フォトリフレクタ１５１Ｂ直下のエッジＥＢの位置は、位置決め穴ＨＡ１を基準点として、Ｘ方向に同距離ＸＡだけ右方向にずれた位置にある。

このとき、温度上昇により、図８（ｃ）に示すように、エッジＥＡ，ＥＢが破線で示した膨張前の位置から実線で示した位置へとＸ方向成分の膨張があったとき、フォトリフレクタ１５１Ａ直下のエッジＥＡの位置は膨張方向（矢印方向）にΔＸＡだけずれる。このとき、ΔＸＡは、膨張方向の熱膨張率をαＨ、温度変化量をΔＴとすると、ΔＸＡ＝ＸＡ×ΔαＨ×ΔＴとなる。同様に、フォトリフレクタ１５１Ｂ直下のエッジＥＢの位置は、膨張方向に同量のΔＸＡだけずれる。

ここで、エッジＥＡが膨張方向にΔＸＡだけずれたときの低反射領域（黒色）と高反射領域（白色）の割合の変化量を考える。フォトリフレクタ１５１Ａが検知する範囲Ｐ１に注目すると、破線で示した膨張前のエッジＥＡ位置から実線で示した膨張後のエッジ位置ＥＡまでエッジＥＡが下方向に移動しているように見える。同様にフォトリフレクタ１５１Ｂが検知する範囲Ｐ２では、エッジＥＢが上方向に移動しているように見える。エッジＥＡ，ＥＢはＸ方向に熱膨張移動しているが、各フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ直下ではＹ方向（縦方向）にも移動しているように見えている。

これは、エッジＥＡ，ＥＢがＸ方向に対して傾きを有する直線であることに起因しており、Ｘ方向への移動と共に、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ直下では直線の傾き量に比例した値だけ、エッジＥＡ，ＥＢがＹ方向（縦方向）にも移動しているためである。

２つのフォトリフレクタの出力電圧の差分を用いて位置検出する方式では、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ直下にある互いに平行でない２本のエッジＥＡ，ＥＢは、センサ部１５１とスケール部１５２の相対移動方向に対して必ず傾きを有している。そのため、図８に示すように、エッジＥＡ，ＥＢが熱膨張によりセンサ部１５１とスケール部１５２の相対移動方向であるＸ方向に移動すると、必然的にフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂ直下でエッジＥＡ，ＥＢのＹ方向への移動が同時に起きることとなる。

このとき、Ｘ方向の膨張によるエッジＥＡ，ＥＢのＹ方向への移動が、前述したＹ方向（縦方向）の膨張によるエッジＥＡ，ＥＢのＹ方向への移動方向と逆方向に起こるようにすることができれば、縦方向膨張と横方向膨張の影響を相殺することができる。

２つのフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂは、通常、図８に示すように、センサ部１５１とスケール部１５２の相対移動方向（Ｘ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）にずらして配置してあり、その直下のエッジＥＡ，ＥＢも同様である。そのため、Ｙ方向の熱膨張が生じると、図８（ｂ）の膨張方向（矢印方向）にあるように、エッジＥＡ，ＥＢは、互いの間隔が広がる方向にＹ方向に移動する。

また、互いに平行でなく、Ｘ方向に対して傾きを有する２つのエッジＥＡ，ＥＢは、Ｘ方向の位置によってＹ方向の互いの間隔が増減する。本実施形態では、図８（ｃ）に示すように、＋Ｘ方向（右方向）に行くほどＹ方向のエッジＥＡ，ＥＢ間距離が広がる傾きを有する構成になっている。

このとき、熱膨張の際にベース部材１５２３とスケール部１５２の固定箇所となる位置決めピンＰＡ１がフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂに対してＸ方向の左側か右側かによって、エッジＥＡ，ＥＢがＸ方向の熱膨張によって移動する方向が変わってくる。

本実施形態では、図８（ｃ）に示すように、位置決めピンＰＡ１が傾斜する２つのエッジＥＡ，ＥＢの延長線同士の交点にあるため、必然的にフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの左側にあることになる。このため、エッジＥＡ，ＥＢは、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂに対し左側にある位置決めピンＰＡ１を固定点として、前述したように熱膨張によって＋Ｘ方向（右方向）に移動することになる。

＋Ｘ方向（右方向）に行くほど、間隔が広がる傾き関係にあるエッジＥＡ，ＥＢが、熱膨張によって右方向に移動すると、図８（ｃ）の破線で示す膨張前のエッジＥＡ，ＥＢ位置から実線で示す膨張後のエッジＥＡ，ＥＢ位置への移動となる。このとき、２つのフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの位置でＹ方向へのエッジＥＡ，ＥＢの位置変化を見ると、破線で示す膨張前の位置から、実線で示す膨張後の位置へ２つのエッジＥＡ，ＥＢが互いに近づく方向に移動していることが分かる。

この結果、Ｙ方向の熱膨張によりＹ方向に間隔が広がる図８（ｂ）の膨張方向（矢印方向）へのエッジＥＡ，ＥＢの移動と、Ｘ方向の熱膨張によりＹ方向に間隔が縮まる図８（ｃ）の膨張方向（矢印方向）へのエッジＥＡ，ＥＢの移動が互いに逆方向となる。よって、それぞれの影響を相殺し、誤差を軽減できている。

詳述すると、図８（ｂ）ではフォトリフレクタ１５１Ａ直下のエッジＥＡは＋Ｙ方向（上方向）に移動し、図８（ｃ）では−Ｙ方向（下方向）に移動しており、互いの影響を相殺している。また、エッジＥＢについても同様で、図８（ｂ）ではフォトリフレクタ１５１Ｂ直下のエッジＥＢでは−Ｙ方向に移動し、図８（ｃ）では＋Ｙ方向しており、互いの影響を相殺していることが分かる。

ここで、位置決めピンＰＡ１の位置がフォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの右側にあったとする。このとき、エッジＥＡ，ＥＢは、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂに対し右側にある位置決めピンＰＡ１を固定点として、前述の場合とは逆に−Ｘ方向（左方向）に熱膨張によって移動することになる。＋Ｘ方向（右方向）に行くほどＹ方向の間隔が広がる傾き関係にあるエッジＥＡ，ＥＢが熱膨張によって−Ｘ方向に移動すると、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの位置でのエッジＥＡ，ＥＢのＹ方向の位置変化は、間隔がより広くなる方向に移動する。

この結果、Ｙ方向の熱膨張により間隔がＹ方向に広がる方向へのエッジＥＡ，ＥＢの移動と、Ｘ方向の熱膨張により間隔がＹ方向に広がる方向へのエッジＥＡ，ＥＢの移動が互い同一方向の移動となり、かえって互いの影響を強めあい、誤差が増大する。

本実施形態のように、互いに平行でないエッジＥＡ，ＥＢに関して、位置決めピンＰＡ１は、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂの位置から見てエッジＥＡ，ＥＢ間隔が狭まる方向の側、つまりエッジＥＡ，ＥＢ延長線の交点がある側にあることが必要である。

また、本実施形態では、位置決めピンＰＡ１をエッジＥＡ，ＥＢの延長線の交点と略同一位置に配置することで、熱膨張によるエッジＥＡ，ＥＢの互いの逆向きの移動において、双方の移動量を略同一量にして、誤差を略打ち消すことが可能な構成をとっている。

図８（ｃ）に示す＋Ｘ方向の膨張があった場合のエッジＥＡ，ＥＢの移動量を定量的に考えると次のようになる。

フォトリフレクタ１５１Ａが検知する範囲Ｐ１で、エッジＥＡが＋Ｘ方向（右方向）にΔＸＡだけ熱膨張したときのエッジＥＡの−Ｙ方向（下方向）へのずれ量ΔＹＡＨは、Ｘ方向のずれ量ΔＸＡに直線の傾きｋＡをかけた値となり、ΔＹＡＨ＝ΔＸＡ×ｋＡである。本実施形態のように、位置決めピンＰＡ１の位置とエッジＥＡ，ＥＢの延長線の交点の位置が等しいと、傾きｋＡ＝ＹＡ／ＸＡとおくことができる。よって、ΔＹＡＨ＝ΔＸＡ×（ＹＡ／ＸＡ）となる。このとき、前述したように、ΔＸＡ＝ＸＡ×ΔαＨ×ΔＴなので、ΔＹＡＨ＝（ＸＡ×ΔαＨ×ΔＴ）×（ＹＡ／ＸＡ）＝ΔαＨ×ΔＴ×ＹＡと単純化することができる。

同様に、フォトリフレクタ１５１Ｂが検知する範囲Ｐ２に注目して、エッジＥＢが＋Ｘ方向（右方向）にΔＸＡだけ熱膨張したときのエッジＥＢの＋Ｙ方向（上方向）へのずれ量ΔＹＢＨは、Ｘ方向のずれ量ΔＸＡに直線の傾きｋＢをかけた値となる。上記同様に、位置決めピンＰＡ１の位置とエッジＥＡ，ＥＢの延長線の交点の位置が等しいと、傾きｋＢ＝−ＹＡ／ＸＡとおくことができる。よって、ΔＹＢＨ＝ΔＸＡ×（−ＹＡ／ＸＡ）となる。

このとき、前述したように、ΔＸＡ＝ＸＡ×ΔαＨ×ΔＴなので、ΔＹＢＨ＝（ＸＡ×ΔαＨ×ΔＴ）×（−ＹＡ／ＸＡ）＝ΔαＨ×ΔＴ×（−ＹＡ）と同様に単純化することができる。

ここで、エッジＥＡの合計のずれ量ΔＹＡは、ΔＹＡ＝ΔＹＡＶ−ΔＹＡＨとなり、ΔＹＡＶ＝ＹＡ×ΔαＶ×ΔＴ、ΔＹＡＨ＝ΔαＨ×ΔＴ×ＹＡから、ΔＹＡ＝ＹＡ×ΔＴ×（ΔαＶ−ΔαＨ）となる。

同様に、エッジＥＢの合計のずれ量ΔＹＢは、ΔＹＢ＝ΔＹＢＶ−ΔＹＢＨとなり、ΔＹＢＶ＝ＹＡ×ΔαＶ×ΔＴ、ΔＹＢＨ＝ΔαＨ×ΔＴ×ＹＡから、ΔＹＢ＝ＹＡ×ΔＴ×（ΔαＶ−ΔαＨ）となる。

ここで、Ｙ方向（縦方向）の熱膨張率ΔαＶとＸ方向（横方向）の熱膨張率ΔαＨが等しい完全な等方性物質である場合、ΔαＶ＝ΔαＨとなるため、（ΔαＶ−ΔαＨ）＝０であり、上記よりΔＹＡ＝０、ΔＹＢ＝０となる。したがって、熱膨張の影響を完全に打消し合うことができる。

このように、本実施形態では、スケール部１５２の直線形状のエッジＥＡの延長線とエッジＥＢの延長線の交点の近傍に位置決め穴ＨＡ１を設けることで、熱膨張によるエッジ位置移動の影響を軽減し、位置検出精度を向上させることができる。

また、図３（ｂ）で示す位置決め穴ＨＡ１の半径は、位置決めピンＰＡ１の半径と嵌め合い公差の関係にある。例えば、位置決め穴ＨＡ１の半径の公差をＪＩＳにおけるＨ９の公差域、位置決めピンＰＡ１の半径の公差をｆ９の公差域とする。ここで、位置決め穴ＨＡ１は、略真円形状に形成され、また、位置決め穴ＨＡ２である長穴の幅も同様に位置決めピンＰＡ１の半径と嵌め合い公差の関係にある。長穴の幅の公差は、位置決め穴Ａ１の半径の公差と同様にＨ９の公差域とする。位置決め穴ＨＡ２は、位置決め穴ＨＡ１と位置決め穴ＨＡ２を結ぶ直線の延長線方向（Ｘ方向）に延びる長穴で形成される。

上記構成は、位置決め穴と位置決めピンのガタつきを最小にしつつも、スケール部１５２が位置決め穴ＨＡ１を中心として、自由に熱膨張、収縮を行うために穴とピンの間の摩擦を減らすための寸法関係である。また、上記嵌め合いの公差域を持つ関係は、丸穴の半径は位置決めピンの円柱の半径より２μｍ〜６０μｍの範囲で大きい関係にある。

また、低反射スケール１５２１は、位置決め穴ＨＡ１を起点に自由に熱膨張／収縮できる必要があるため、スケール部１５２の保持方法として、次のように固定されることが望ましい。図９（ａ）は図３（ｂ）のスケール部１５２に、開口を有するカバー部材１５２４を被せた状態を示す上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。カバー部材１５２４は、例えば、板金の打ち抜き加工等によって形成されている。

図９（ｂ）に示すように、カバー部材１５２４によって低反射スケール１５２１の端部を覆うことにより、低反射スケール１５２１がＺ方向に抜け落ちないように保持している。カバー部材１５２４は、ベース部材１５２３に対し、ネジＮにより固定されている。この状態では、低反射スケール１５２１とカバー部材１５２４の間に隙間Ｈが形成されている。隙間Ｈが０の場合、カバー部材１５２４と低反射スケール１５２１が接触し、摩擦が生じるため、低反射スケール１５２１が自由に熱膨張／収縮できず、前述のように熱膨張／収縮方向をコントロールすることができなくなってしまう。そのため、低反射スケール１５２１とカバー部材１５２４の間には３０μｍ〜８０μｍ程の所定の隙間Ｈが存在することが望ましい。

また、低反射スケール１５２１を樹脂で形成する場合、樹脂の成形時の流れ方向とその垂直な方向では成形後のスケール部１５２において熱膨張係数が若干異なる場合がある。このため、位置決めピンＰＡ１をエッジＥＡ，ＥＢの延長線の交点と同一位置に配置した場合には縦膨張係数ΔαＶと横膨張係数ΔαＨが異なる値をとる。このため、図８（ｂ）及び図８（ｃ）におけるエッジＥＡのＹ方向移動量であるΔＹＡ＝ＹＡ×ΔＴ×（ΔαＶ−ΔαＨ）の（ΔαＶ−ΔαＨ）の項が０にならず、誤差が残ってしまう。

上記影響を軽減するため、縦膨張係数と横膨張係数が異なる場合には、位置決めピンＰＡ１の位置をエッジＥＡ，ＥＢの延長線同士の交点Ｑからスケール部１５２とセンサ部１５１の相対移動方向であるＸ方向に微小量δＸｋずらしてもよい。

図１０（ａ）は横膨張係数ΔαＨと縦膨張係数がΔαＶの関係がΔαＶ＞ΔαＨの場合の位置決めピンＰＡ１の配置例を示す図、図１０（ｂ）は横膨張係数ΔαＨと縦膨張係数ΔαＶの関係がΔαＶ＜ΔαＨの場合の位置決めピンＰＡ１の配置例を示す図である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ＸＹ方向の原点である位置決めピンＰＡ１の位置がエッジＥＡ，ＥＢの延長線の交点ＱからＸ方向にδＸｋだけずれていたとする。この場合と、エッジＥＡの傾きｋＡ＝ＹＡ／（ＸＡ−δＸｋ）となり、ΔＹＡＨ＝ΔＸＡ×ＹＡ／（ＸＡ−δＸｋ）である。このとき、前述したように、ΔＸＡ＝ＸＡ×Δα×ΔＴなので、ΔＹＡＨ＝（ＸＡ×Δα×ΔＴ）×ＹＡ／（ＸＡ−δＸｋ）＝ΔαＨ×ΔＴ×ＹＡ×｛ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝となる。

同様に、エッジＥＢについても考えると、位置決めピンＰＡ１の位置がエッジ交点ＱからＸ方向にδＸｋだけずれていたとすると、エッジＥＢの傾きｋＡ＝（−ＹＡ）／（ＸＡ−δＸｋ）となり、ΔＹＢＨ＝ΔＸＡ×（−ＹＡ）／（ＸＡ−δＸｋ）である。このとき、ΔＸＡ＝ＸＡ×Δα×ΔＴなので、ΔＹＢＨ＝（ＸＡ×Δα×ΔＴ）×（−ＹＡ）／（ＸＡ−δＸｋ）＝ΔαＨ×ΔＴ×（−ＹＡ）×｛ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝となる。

本実施形態では、エッジＥＡの合計のずれ量ΔＹＡ＝ΔＹＡＶ−ΔＹＡＨとなり、ΔＹＡＶ＝ＹＡ×ΔαＶ×ΔＴ、ΔＹＡＨ＝ΔαＨ×ΔＴ×ＹＡ×｛ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝からΔＹＡ＝ＹＡ×ΔＴ×｛ΔαＶ−ΔαＨ×ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝となる。

同様に、エッジＥＢの合計のずれ量ΔＹＢ＝ΔＹＢＶ−ΔＹＢＨとなり、ΔＹＢＶ＝ＹＡ×ΔαＶ×ΔＴ、ΔＹＢＨ＝ΔαＨ×ΔＴ×ＹＡ×｛ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝からΔＹＢ＝ＹＡ×ΔＴ×｛ΔαＶ−ΔαＨ×ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝となる。

ずれ量の合計値であるΔＹＡ，ΔＹＢの両者とも、｛ΔαＶ−ΔαＨ×ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝の項を含み、位置決めピンＰＡ１とエッジ交点ＱのＸ方向の微小ずれ量δＸｋの値を調節することで、ずれ量の合計値ΔＹＡ，ΔＹＢを増減することが可能となる。

上記項に含まれるＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）が、δＸｋ＝０で、ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）＝ＸＡ／ＸＡ＝ 1であった場合には、上記項は｛ΔαＶ−ΔαＨ｝である。このとき、横方向熱膨張係数ΔαＶが縦方向熱膨張係数ΔαＨに対し、ΔαＶ＞ΔαＨの場合には、上記項の値が｛ΔαＶ−ΔαＨ｝＞０となり、誤差が残る。

δＸｋの値を調節して、｛ΔαＶ−ΔαＨ×ＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）｝の項のΔαＨにかかる係数であるＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）を１より大きい値にすることができれば、ΔαＶ＞ΔαＨの関係におけるΔαＶとΔαＨの差異を減らすことができる。これにより、誤差を低減することができる。

これは、δＸｋ＞０であれば実現でき、図１０（ａ）に示すように、位置決めピンＰＡ１の位置がエッジ交点Ｑに対し、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂに近づく方向、つまり＋Ｘ方向（右方向）に微小量ずらせば合計ずれ量を低減させることができる。

逆に、横方向熱膨張係数ΔαＶが縦方向熱膨張係数ΔαＨに対し、ΔαＶ＜ΔαＨの場合は、上記項のΔαＨにかかる係数であるＸＡ／（ＸＡ−δＸｋ）の値が１未満になると、ΔαＶとΔαＨの差異を減らせ、ずれ量を低減させることができる。

これは、δＸｋ＜０であれば実現でき、図１０（ｂ）に示すように、位置決めピンＰＡ１の位置がエッジ交点Ｑに対し、フォトリフレクタ１５１Ａ，１５１Ｂから遠ざかる方向、つまり−Ｘ方向に微小量ずらせば合計ずれ量を低減させることができる。

上記構成により、スケール部１５２が異方性を有し、横方向熱膨張係数ΔαＶと縦方向熱膨張係数ΔαＨに若干量の差がある場合に、位置決めピンＰＡ１の位置をエッジ延長線の交点Ｑから特定方向に微小量ずらすことで、誤差を軽減させることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、スケール部１５２の連続的に変化する複数のエッジＥＡ，ＥＢの位置が熱膨張／収縮により変位して生じる位置検出信号の変化を解消し、位置検出誤差を低減させることができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１ レンズ鏡筒
２ カメラ本体
１１ 撮影光学系
１１ａ フォーカスレンズ
１１ｂ レンズ保持枠
１２ レンズ制御部
１３ メモリ部
１４ フォーカスレンズ駆動部
１５ レンズ位置検出部
１５１ センサ部
１５２ スケール部
１５２１ 低反射スケール
１５２２ 高反射スケール
１５２３ ベース部材
１５２４ カバー部材
１６ フォーカス操作リング

Claims (12)

1. 発光部および光電変換が可能な受光部を有する２つの光学センサと、
   反射率の異なる２つの領域を有し、前記２つの光学センサに対し相対的に移動が可能なスケール部と、
   前記スケール部を保持するベース部材と、
   前記ベース部材に対して前記スケール部を位置決めする位置決め部と、
   前記２つの光学センサから出力される信号電圧の差分に基づいて、前記２つの光学センサと前記スケール部の相対位置を検出する検出手段と、を備え、
   前記反射率の異なる２つの領域の間の境界線は、前記２つの光学センサと前記スケール部の相対移動方向に対し、互い平行でない傾きを有する２本の線形状のエッジを形成し、前記２本の線形状のエッジに対し、前記２つの光学センサがそれぞれ対向して配置されており、
   前記位置決め部は、前記２本の線形状のエッジの延長線同士の交点の近傍に配置されていることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記位置決め部は、前記ベース部材に突設された位置決めピンと、前記スケール部に形成され、前記位置決めピンに嵌め込まれる位置決め穴と、を有することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置決め穴は、略真円形状の丸穴で形成され、前記位置決めピンは、略円柱形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記位置決め穴の半径は、前記位置決めピンの半径より２μｍ〜６０μｍの範囲で大きいことを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
5. カバー部材を有し、
   前記スケール部は、前記ベース部材と前記カバー部材の間に挟み込まれた状態で配置され、
   前記カバー部材と前記スケール部との間には、隙間が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置検出装置。
6. 前記隙間は、少なくとも３０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
7. 前記スケール部は、膨張率に関して等方性を持ち、
   前記位置決め部は、前記２本の線形状のエッジの延長線同士の交点に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
8. 前記スケール部は、膨張率に関して異方性を持ち、
   前記２つの光学センサと前記スケール部の相対移動方向への膨張率がその垂直な方向への膨張率より大きい場合は、前記位置決め部を前記２本の線形状のエッジの延長線同士の交点の位置より前記２つの光学センサに近い側にずらして配置し、
   前記２つの光学センサと前記スケール部の相対移動方向への膨張率がその垂直な方向への膨張率より小さい場合は、前記位置決め部を前記２本の線形状のエッジの延長線同士の交点の位置より前記２つの光学センサから遠ざかる側にずらして配置することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
9. 前記スケール部の前記反射率の異なる領域は、低反射率の部材と高反射率の部材を組み合わせて形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
10. 前記スケール部の前記反射率の異なる領域は、前記スケール部に対して低反射率の色の塗装を施した領域と高反射率の色の塗装を施した領域を設けることで形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の位置検出装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の位置検出装置を備え、前記スケール部は、レンズを保持して光軸方向に移動が可能なレンズ保持部に設けられていることを特徴とするレンズ鏡筒。
12. 請求項１１に記載のレンズ鏡筒を備える光学機器。

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