JP4078484B2

JP4078484B2 - 変位検出装置及びそれを備えたレンズ鏡筒

Info

Publication number: JP4078484B2
Application number: JP2002146642A
Authority: JP
Inventors: 聡山崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003344105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動部材の変位を磁気により検出する磁気エンコーダ等の変位検出装置及びそれを備えたレンズ鏡筒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多くの機械装置では、フィードバック制御等を行うための情報として、可動部材の変位や速度を精密に検出することが行われている。例えば、オートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒においては、電動モータ等の回転駆動力を直線駆動力に変換して、合焦用レンズを進退させるフォーカスカム機構が内部に設けられている。
このようなオートフォーカス機構又はズーム機構を有するレンズ鏡筒では、例えば、特開２０００−２０５８０８号公報に記載されたように、レンズ駆動時に移動光学系の移動位置を検出するために、磁気スケールと磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子）を有する磁気エンコーダを変位検出装置として備えているものがある。
【０００３】
従来から、これらの磁気エンコーダでは、加圧ばねとして製造コストが低くかつ量産性に優れることから、板ばねが用いられる場合が多いが、板ばねによって、磁気スケール部材とＭＲ素子との平行度が阻害され、磁気スケール部材に対してＭＲ素子が浮き上がってしまう場合があった。
【０００４】
このような場合、磁気スケール部材に対してＭＲ素子の大部分が密着していないため、ＭＲ素子からの検出信号が非常に微弱になり、検出誤差が大きくなったり、検出もれが生じたりする等の問題があった。また、検出信号が微弱で不安定であるために、その後の信号処理においても、不都合が多かった。
このような問題を解決するため、加圧ばねの固定端からＭＲ素子までの距離（有効長）を長くする方法も一部に試みられているが、レンズ鏡筒内等の限られたスペース内に、そのためのスペースを確保することは、困難であった。
また、この方法を採った場合にも、磁気スケール部材に対するＭＲ素子の傾斜は、軽減されるが、完全に解消することはできなかった。
【０００５】
そこで、上述の特開２０００−２０５８０８号公報には、ホルダと加圧ばねとの接続部に改良を加えた変位検出装置が提案されている。この特開２０００−２０５８０８号公報に提案されている従来の変位検出装置では、加圧ばねは、その先端に略Ｖ字状に屈曲成形されたピポットを有しており、このピポットがＭＲ素子を保持するホルダに形成されたＶ字溝に係合している。このような形態とすることによりホルダは、加圧ばねに対して揺動することができ、ＭＲ素子が磁気スケール部材に密着できるようになり、ＭＲ素子からの検出信号が非常に微弱になることを防ごうとしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この手法を用いた場合には、加圧ばねに対してホルダが自由度を持って取り付けられる必要がある。したがって、加圧ばねとホルダとの間にガタが生じ、検出精度を低下させてしまうという問題があった。
また、部品点数も多くなり、製造コストが高く、スペース効率も悪いという問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、磁気スケール部材に対して検出部材が傾くことなく、十分な検出信号を得ることができ、また、ガタもなく、正確にスケールを読み取ることができる変位検出装置及びそれを備えたレンズ鏡筒を、低コストで提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、固定部材（８）と、前記固定部材に対して変位可能な可動部材（６）と、前記可動部材と一体的に変位可能に設けられたスケール（３）と、前記スケールに接触し、前記スケールの変位を検出する変位検出部（１）と、前記変位検出部を前記スケールに対して加圧しつつ支持する加圧支持部材（４）と、を備え、前記固定部材に対して相対的に変位可能に設けられた前記可動部材の変位を検出する変位検出装置であって、前記加圧支持部材は、前記固定部材に対して固定される固定部（４ｃ）と、前記固定部付近に支点を有し、前記スケールに対する加圧方向に略直交する方向に延在し、前記変位検出部を加圧して傾く第１の腕部（４１）と、前記第１の腕部の可動端付近（４２）に支点を有し、前記第１の腕部が延在する向きに対して略折り返す方向に延在し、前記第１の腕部の可動端から離れた部分で前記変位検出部を支持し、前記第１の腕部よりも前記加圧方向に撓みやすく、前記第１の腕部の傾きによる前記変位検出部の傾きを打ち消すように撓む第２の腕部（４３）と、を有することを特徴とする変位検出装置である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の変位検出装置において、前記第２の腕部（４３）の前記延在する向きと交差する方向の幅は、前記第１の腕部（４１）の前記延在する向きと交差する方向の幅よりも狭いことを特徴とする変位検出装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の変位検出装置において、前記第１の腕部（４１）は、前記スケール（３）の変位方向に略直交する方向に延在すること、を特徴とする変位検出装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記第１及び第２の腕部（４１，４３）は、前記変位検出部（１）を挟んで両側に略対称に配置されていること、を特徴とする変位検出装置である。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記加圧支持部材（４）は、ばね性を有する一枚の板により形成されていること、を特徴とする変位検出装置である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記加圧支持部材（４）が撓んでいない自由状態では、前記固定部（４ｃ）と、前記第１の腕部（４１）と、前記第２の腕部（４３）とは、略同一平面内にあること、を特徴とする変位検出装置である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記変位検出部（１）は、前記第２の腕部（４３）の可動端付近に固定されていること、を特徴とする変位検出装置。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、前記スケール（３）は、異なる極性の磁性を移動方向に沿って交互に配置した磁気スケールであって、前記変位検出部（１）は、前記磁気スケールの磁気を検出する磁気抵抗素子を含むこと、を特徴とする変位検出装置である。請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の変位検出装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
図１は、本発明による変位検出装置の実施形態を用いたレンズ鏡筒の断面図である。
本実施形態におけるレンズ鏡筒は、不図示のカメラ本体に装着して使用する、一眼レフカメラ用のオートフォーカスレンズ鏡筒である。
移動レンズ群５は、撮影レンズの一部であって、合焦動作を行うときに光軸Ｌに沿う方向（以下、光軸方向とする）に移動するレンズ群である。
カム環６は、移動レンズ群５を移動させるときに固定筒（固定部材）８のまわりを回転する筒状の可動部材であり、カム溝６ａが形成されている。カム環６は、係合部６ｂが不図示の連結部材に係合し、連結部材から伝えられるアクチュエータの回転力により、回転する。したがって、カム環６が回転することにより移動レンズ群５が光軸方向に移動する。
【００１７】
カム環６の回転量（変位）を検出し、不図示の制御部に伝えるために、ＭＲエンコーダが設けられている。本実施形態におけるＭＲエンコーダは、磁気テープ３，磁気ヘッド１，加圧ばね４，フレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣ）２，回転軸７を有している。
【００１８】
磁気テープ３は、カム環６に対して、カム環６の回転方向に沿って貼り付けられた磁気スケールであり、カム環６の回転と一体となって回転し、異なる極性の磁性が回転方向に沿って交互に配置されている。
【００１９】
図２は、本実施形態におけるＭＲエンコーダを説明する斜視図である。図２（ａ）は、ＦＰＣ２の位置規制をする前の状態を示し、図２（ｂ）は、回転軸７を取り外した状態を示し、図２（ｃ）は、回転軸７が取り付けられた状態を示している。なお、図２（ａ），（ｂ）は、説明のために示した図であり、図２（ｃ）の状態が、本発明の実施形態を示している。
【００２０】
磁気ヘッド１は、加圧ばね４に固定されている変位検出部であり、磁気テープ３の磁気を検出する磁気抵抗素子を有し、加圧ばね４の加圧力により磁気テープ３に押し付けられている。したがって、カム環６が回転すると、磁気テープ３が磁気ヘッド１に摺動しながら回転し、カム環６の回転量を検出することができる。
磁気ヘッド１が後述する加圧ばね４に支持される位置、及び、磁気ヘッド１から後述のＦＰＣ２が取り出される位置は、ともに、後述の回転軸７に近い側（カメラ本体側）になっている。
【００２１】
加圧ばね４は、磁気ヘッド１が磁気ヘッド取り付け部４４に固定され、固定孔（固定部）４ｃにより不図示のビスにより固定筒８に固定されている加圧支持部材である。
加圧ばね４は、固定孔４ｃから磁気ヘッド取り付け部４４までの間に、第１の腕部４１，接続部４２，第２の腕部４３を有している。
【００２２】
第１の腕部４１は、固定孔４ｃから光軸Ｌに略沿う方向に突出するように２箇所平行に設けられており、固定孔４ｃ側を支点として撓むようになっている。また、第１の腕部４１は、磁気テープ３の変位方向に略直交する方向に延在しており、磁気テープ３がカム環６とともに回転変位しても、変形しにくいようになっている。
接続部４２は、第１の腕部４１の先端部分と、第２の腕部４３とを接続する部分である。
第２の腕部４３は、接続部４２と磁気ヘッド取り付け部４４との間にあって、第１の腕部が延在する向きに対して略折り返す方向に延在し、光軸Ｌに略沿う方向に２箇所平行に設けられている。第２の腕部４３は、固定筒８を基準としてみると、接続部４２側を支点として撓むようになっている。
第１の腕部４１及び第２の腕部４３は、変位検出部１を挟んで両側に略対称に配置されている。
磁気ヘッド取り付け部４４は、磁気ヘッド１のカメラ本体側端部において、磁気ヘッド１を固定する部分である。
【００２３】
加圧ばね４は、ばね性を有する一枚の板により形成されており、磁気ヘッド１が磁気テープ３と接触せずに撓んでいない自由な状態では、固定孔４ｃ，第１の腕部４１，接続部４２，第２の腕部４３，磁気ヘッド取り付け部４４は、すべて同一平面内にある。このようにすることにより、固定孔４ｃ〜磁気ヘッド取り付け部４４まで、曲げ加工を必要とせずに加圧ばね４を形成することができる。曲げ加工は、一般に高精度の加工が難しく、曲げ先端の位置ばらつきが大きくなる。しかし、本実施形態では、曲げ加工を必要としないので、加圧ばね４の加工精度に起因する加圧力のばらつきを防止できる。
【００２４】
図３は、加圧ばね４が撓んだ状態を誇張して示した図である。
加圧ばね４の加圧力により磁気ヘッド１が磁気テープ３に押し付けられるためには、加圧ばね４が撓む必要があり、本実施形態では、ごく僅かであるが、加圧ばね４が撓むように設定されている。
【００２５】
図４は、本実施形態における加圧ばね４が撓む様子を、従来の変位検出装置の場合と比較して示した図である。図４（ａ）は、従来の場合を示し、図４（ｂ）は、本実施形態の場合を示している。
図４（ａ）に示す従来の変位検出装置の場合、先にも述べたように、加圧ばね１０４が撓むことによって、磁気テープ３と磁気ヘッド１との平行度が阻害され、磁気テープ３に対して磁気ヘッド１が浮き上がってしまう。
一方、図４（ｂ）に示す本実施形態の場合、第２の腕部４３を第１の腕部４１が延在する向きに対して略折り返す方向に延在するように配置したので、第１の腕部４１の撓みによる第１の腕部４１の先端の傾きを、第２の腕部４３がうち消すように撓み、磁気ヘッド１が磁気テープ３に対して密着するようになっている。
【００２６】
また、加圧ばね４による加圧力は、できるだけ一定であることが望ましく、したがって、加圧ばね４のばね定数を小さな値として、磁気テープ３，固定筒８等の寸法ばらつき等の影響を受けにくくする必要がある。そのためには、ばねとして撓む部分の腕長さを長く確保することが望ましいが、そのまま腕を長くすると、変位検出装置が大きくなってしまい、スペース上不利である。本実施形態では、第２の腕部４３を第１の腕部４１が延在する向きに対して略折り返す方向に延在するように配置したため、加圧ばね４全体として必要な腕長さを確保しつつ、加圧ばね４を小型にしている。
【００２７】
なお、第２の腕部４３は、第１の腕部４１よりも加圧の方向に撓みやすくなっていることが望ましい。このように第１の腕部４１と第２の腕部４３とを折り返し構造とし、さらに、第２の腕部４３を第１の腕部４１よりも撓みやすくすることにより、第１の腕部４１による傾きを、第２の腕部４３で完全にうち消すことができるからである。そこで、本実施形態では、第１の腕部４１の幅よりも、第２の腕部４３の幅を狭くして、第２の腕部４３を第１の腕部４１よりも撓みやすくしている。
【００２８】
このように加圧ばね４のばねとして撓む腕部分を折り返す形に形成することにより、小型の加圧ばねであってもばね定数を小さくすることができ、磁気ヘッド１を均一な加圧力で加圧することができる。また、固定筒８に対してカム環６が回転すると、部品精度等の影響により、磁気テープ３の位置がうねるように移動することとなるが、加圧ばね４を上述のように形成することにより、磁気ヘッド１が傾くことなく磁気テープ３の動きに追従することができ、常に磁気テープ３に密着することができる。
【００２９】
また、加圧ばね４には、回転中心孔４ａ，調整用長孔４ｂが設けられている。回転中心孔４ａは、後述のＦＰＣ２とともに回転軸７に嵌合する嵌合孔である。調整用長孔４ｂは、不図示の調整用偏芯ピンが貫通可能になっている孔である。磁気ヘッド１の磁気テープ３に対する位置調整を行うときに、調整用偏芯ピンをこの調整用長孔４ｂを貫通して固定筒８に設けられた不図示の穴に差込み、調整用偏芯ピンを回転することにより、加圧ばね４が回転中心孔４ａを中心として回転して、微妙な調整を簡単に行うことができる。
【００３０】
ＦＰＣ２は、磁気ヘッド１から得られた信号を処理回路に伝えるために磁気ヘッド１に固定された配線部材である。ＦＰＣ２には、位置規制孔２ａが設けられており、磁気ヘッド１を角度調整するために加圧ばね４に設けられた回転中心孔４ａと重なり合う寸法となっており、回転軸７に貫通し、ＦＰＣ２を位置規制している。
【００３１】
回転軸７は、固定筒８にねじ込まれた中心軸であり、この軸にＦＰＣ２の位置規制孔２ａと加圧ばね４の回転中心孔４ａとが嵌合している。
【００３２】
本実施形態によれば、加圧ばね４のばねとして撓む腕部分を折り返す形に形成したので、磁気ヘッド１が傾くことなく磁気テープ３の動きに追従することができ、常に磁気テープ３に密着することができる。
また、小型の加圧ばねであってもばね定数を小さくすることができ、磁気ヘッド１を均一な加圧力で加圧することができる。
さらに、加圧ばね４の形状を改良することにより、上記効果を得ることができるので、新たに必要な部品が発生せず、低価格の変位検出装置であっても、安定して正確な位置検出を行うことができる。
【００３３】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施形態において、第２の腕部４３は、第１の腕部が延在する向きに対して略折り返す方向に延在し、光軸Ｌに略沿う方向に２箇所平行に設けられている例を示したが、これに限らず、例えば、第２の腕部を光軸Ｌに対して角度を有する方向に延在させてもよい。図５は、この例として、光軸Ｌに略平行に延在する第１の腕部４０１と、光軸Ｌに対して角度を有する方向に延在する第２の腕部４０３とを備えた加圧ばね４００を示す図である。この構造によれば、第２の腕部４０３は、磁気テープ３の動きによるねじれ変形に対する剛性を向上することができる。
なお、図５に示す例では、略Ｍ字形状の腕部となっているが、第１の腕部４０１を光軸Ｌに略平行にせず、第１の腕部４０１についても光軸Ｌに対して角度を有する方向に延在するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）加圧支持部材は、固定部付近に支点を有し、スケールに対する加圧方向に略直交する方向に延在する第１の腕部と、第１の腕部の可動端付近に支点を有し、第１の腕部が延在する向きに対して略折り返す方向に延在する第２の腕部とを有するので、変位検出部がスケールに対して傾くことなく安定して密着することができる。
【００３５】
（２）第２の腕部は、第１の腕部よりも加圧の方向に撓みやすくなっているので、より確実に、変位検出部がスケールに対して傾くことなく安定して密着することができる。
【００３６】
（３）第１の腕部は、スケールの変位方向に略直交する方向に延在するので、加圧支持部材がスケールの変位によって変形しにくく、変位の検出を精度よく行うことができる。
【００３７】
（４）第１及び第２の腕部は、変位検出部を挟んで両側に略対称に配置されているので、より確実に、変位検出部がスケールに対して傾くことなく安定して密着することができる。
【００３８】
（５）加圧支持部材は、ばね性を有する一枚の板により形成されているので、部品点数を増やすことなく、変位検出装置を安価に製造することができる。
【００３９】
（６）加圧支持部材が撓んでいない自由状態では、固定部と、第１の腕部と、第２の腕部とは、略同一平面内にあるので、曲げ加工を必要とせずに加圧支持部材を製造することができ、安定した加圧力を得ることができる。
【００４０】
（７）変位検出部は、第２の腕部の可動端付近に固定されているので、簡単な構成で本発明を実施することができる。
【００４１】
（８）スケールは、異なる極性の磁性を移動方向に沿って交互に配置した磁気スケールであって、変位検出部は、磁気スケールの磁気を検出する磁気抵抗素子を含むので、高精度の取り付け精度を必要とする磁気エンコーダであっても、安定して正確な位置検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による変位検出装置の実施形態を用いたレンズ鏡筒の断面図である。
【図２】本実施形態におけるＭＲエンコーダを説明する斜視図である。
【図３】加圧ばね４が撓んだ状態を誇張して示した図である。
【図４】本実施形態における加圧ばね４が撓む様子を、従来の変位検出装置の場合と比較して示した図である。
【図５】変形形態として、光軸Ｌに略平行に延在する第１の腕部４０１と、光軸Ｌに対して角度を有する方向に延在する第２の腕部４０３とを備えた加圧ばね４００を示す図である。
【符号の説明】
１磁気ヘッド
２フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）
３磁気テープ
４加圧ばね
４１第１の腕部
４２接続部
４３第２の腕部
５移動レンズ群
６カム環
７回転軸
８固定筒

Claims

固定部材と、
前記固定部材に対して変位可能な可動部材と、
前記可動部材と一体的に変位可能に設けられたスケールと、
前記スケールに接触し、前記スケールの変位を検出する変位検出部と、
前記変位検出部を前記スケールに対して加圧しつつ支持する加圧支持部材と、を備え、前記固定部材に対して相対的に変位可能に設けられた前記可動部材の変位を検出する変位検出装置であって、
前記加圧支持部材は、前記固定部材に対して固定される固定部と、
前記固定部付近に支点を有し、前記スケールに対する加圧方向に略直交する方向に延在し、前記変位検出部を加圧して傾く第１の腕部と、
前記第１の腕部の可動端付近に支点を有し、前記第１の腕部が延在する向きに対して略折り返す方向に延在し、前記第１の腕部の可動端から離れた部分で前記変位検出部を支持し、前記第１の腕部よりも前記加圧方向に撓みやすく、前記第１の腕部の傾きによる前記変位検出部の傾きを打ち消すように撓む第２の腕部と、を有することを特徴とする変位検出装置。
請求項１に記載の変位検出装置において、
前記第２の腕部の前記延在する向きと交差する方向の幅は、前記第１の腕部の前記延在する向きと交差する方向の幅よりも狭いことを特徴とする変位検出装置。
請求項１又は請求項２に記載の変位検出装置において、
前記第１の腕部は、前記スケールの変位方向に略直交する方向に延在すること、を特徴とする変位検出装置。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、
前記第１及び第２の腕部は、前記変位検出部を挟んで両側に略対称に配置されていること、を特徴とする変位検出装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、
前記加圧支持部材は、ばね性を有する一枚の板により形成されていること、
を特徴とする変位検出装置。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、
前記加圧支持部材が撓んでいない自由状態では、前記固定部と、前記第１の腕部と、前記第２の腕部とは、略同一平面内にあること、を特徴とする変位検出装置。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、
前記変位検出部は、前記第２の腕部の可動端付近に固定されていること、を特徴とする変位検出装置。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の変位検出装置において、
前記スケールは、異なる極性の磁性を移動方向に沿って交互に配置した磁気スケールであって、
前記変位検出部は、前記磁気スケールの磁気を検出する磁気抵抗素子を含むこと、を特徴とする変位検出装置。
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の変位検出装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。