JP7289733B2

JP7289733B2 - 位置検出装置

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Publication number: JP7289733B2
Application number: JP2019114485A
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Inventors: 大樹伊藤
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2023-06-12
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Description

本発明は、レンズ装置等の光学機器に好適な位置検出装置に関する。

光学機器には、移動可能なレンズその他の可動部材の位置を検出する構成を備えたものがある。特許文献１には、それぞれ可動部材の移動とともに信号を出力するポテンショメータと磁気式または光学式エンコーダとを併用して可動部材の位置を検出する光学機器が開示されている。

特開２００６－２５８５８６号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された光学機器のようにポテンショメータからのリニアに増減する出力信号とエンコーダからの周期的に変化する出力信号とを用いて可動部材の位置を検出するには複雑な演算処理を行う必要がある。

本発明は、簡単な構成と処理によって可動部材の位置（回転位置）を検出することが可能な位置検出装置およびこれを備えた光学機器を提供する。

本発明の一側面としての位置検出装置は、第１のカムおよび第２のカムが形成された回転可能な回転部材と、回転部材の回転に伴って第１のカムによって移動される第１の移動部を有し、該第１の移動部の位置に応じた第１の信号を出力する第１の検出手段と、回転部材の回転に伴って第２のカムによって移動される第２の移動部を有し、該第２の移動部の位置に応じた第２の信号を出力する第２の検出手段と、第１の信号および第２の信号を用いて回転部材の回転位置を取得する回転位置取得手段とを有する。第１のカムは、回転部材の第１の回転範囲と該第１の回転範囲に続く第２の回転範囲において第１の移動部を移動させる。第２のカムは、回転部材の第２の回転範囲と該第２の回転範囲に続く第３の回転範囲において第２の移動部を移動させる。そして回転位置取得手段は、第１の回転範囲と第２の回転範囲内の第１の回転範囲側の部分では第１の信号のみを用いて回転位置を取得し、第３の回転範囲と第２の回転範囲内の第３の回転範囲側の部分では第２の信号のみを用いて回転位置を取得する。第２のカムは、第１の回転範囲において第２の移動部を移動させないことを特徴とする。

本発明の他の側面としての位置検出装置は、第１のカムおよび第２のカムが形成された回転可能な回転部材と、回転部材の回転に伴って第１のカムによって移動される第１の移動部を有し、該第１の移動部の位置に応じた第１の信号を出力する第１の検出手段と、回転部材の回転に伴って第２のカムによって移動される第２の移動部を有し、該第２の移動部の位置に応じた第２の信号を出力する第２の検出手段と、第１の信号および第２の信号を用いて回転部材の回転位置を取得する回転位置取得手段とを有する。第１のカムは、回転部材の第１の回転範囲と該第１の回転範囲に続く第２の回転範囲において第１の移動部を移動させる。第２のカムは、回転部材の第２の回転範囲と該第２の回転範囲に続く第３の回転範囲において第２の移動部を移動させる。そして回転位置取得手段は、第１の回転範囲と第２の回転範囲内の第１の回転範囲側の部分では第１の信号のみを用いて回転位置を取得し、第３の回転範囲と第２の回転範囲内の第３の回転範囲側の部分では第２の信号のみを用いて回転位置を取得する。第１のカムは、第３の回転範囲において第１の移動部を移動させないことを特徴とする。
本発明の他の側面としての位置検出装置は、第１のカムおよび第２のカムが形成された回転可能な回転部材と、回転部材の回転に伴って第１のカムによって移動される第１の移動部を有し、該第１の移動部の位置に応じた第１の信号を出力する第１の検出手段と、回転部材の回転に伴って第２のカムによって移動される第２の移動部を有し、該第２の移動部の位置に応じた第２の信号を出力する第２の検出手段と、第１の信号および第２の信号を用いて回転部材の回転位置を取得する回転位置取得手段とを有する。第１のカムは、回転部材の第１の回転範囲と該第１の回転範囲に続く第２の回転範囲において第１の移動部を移動させる。第２のカムは、回転部材の第２の回転範囲と該第２の回転範囲に続く第３の回転範囲において第２の移動部を移動させる。そして回転位置取得手段は、第１の回転範囲と第２の回転範囲内の第１の回転範囲側の部分では第１の信号のみを用いて回転位置を取得し、第３の回転範囲と第２の回転範囲内の第３の回転範囲側の部分では第２の信号のみを用いて回転位置を取得する。第１のカムは第３の回転範囲において第１の移動部を移動させない第１のゼロリフトカム部を有し、第２のカムは第１の回転範囲において第２の移動部を移動させない第２のゼロリフトカム部を有し、回転部材の成型に用いられる金型の分割線が、第１のゼロリフトカム部と第２のゼロリフトカム部を通るように設定されたことを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成と処理によって回転部材の回転位置を検出することができる。

本発明の実施例１であるレンズ交換式デジタルカメラの前面斜視図および背面斜視図。実施例１のレンズ交換式デジタルカメラの構成を示すブロック図。実施例１のレンズ交換式デジタルカメラの断面図。実施例１におけるズーム検出部の斜視図。実施例１におけるズーム検出部とズーム操作環の斜視図。実施例１におけるズーム操作環の回転角度とズームエンコーダのスライダの位置との関係を示す図。実施例１におけるズーム操作環の回転角度とズームエンコーダからの出力信号を示す図実施例１におけるズーム操作環の上面図。本発明の実施例２におけるズーム操作環の回転角度と検出信号を示す図。本発明の実施例３におけるズーム操作環の回転角度と検出信号を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例１である交換レンズ（光学機器）１０１と交換レンズ１０１が着脱可能に装着されるレンズ交換式デジタルカメラ（以下、カメラ本体という）１の外観を示している。図１（ａ）に示すように、交換レンズ１０１が収容する撮像光学系の光軸が延びる方向である光軸方向をＸ軸方向とし、これに直交する方向をＺ軸方向（水平方向）およびＹ軸方向（垂直方向）とする。以下、Ｚ軸方向とＹ軸方向をまとめてＺ／Ｙ軸方向とも記す。また、Ｚ軸回りの回転方向をピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向とし、Ｙ軸回りの回転方向をヨー（Ｙａｗ）方向とする。ピッチ方向とヨー方向を、以下まとめてピッチ／ヨー方向とも記す。

カメラ本体１のうち前方（被写体側）から見て左側（後方から見て右側）の部分には、ユーザがカメラ本体１を手で把持するためのグリップ部２が設けられている。また、カメラ本体１の上面部には、電源操作部３が配置されている。カメラ本体１が電源オフ状態にあるときにユーザが電源操作部３をオン操作すると、カメラ本体１が電源オン状態となり撮像が可能となる。また、カメラ本体１が電源オン状態にあるときにユーザが電源操作部３をオフ操作すると、カメラ本体１が電源オフ状態になる。

カメラ本体１の上面部には、モードダイアル４、レリーズボタン５およびアクセサリシュー６が設けられている。モードダイアル４をユーザが回転操作することで、撮像モードを切り替えることができる。撮像モードには、シャッタ速度や絞り値等の撮像条件をユーザが任意に設定可能なマニュアル静止画撮像モード、自動で適正な露光量が得られるオート静止画撮像モードおよび動画の撮像を行うための動画撮像モード等が含まれる。

またレリーズボタン５をユーザが半押し操作することで、オートフォーカス（ＡＦ）や自動露出（ＡＥ）等を含む撮像準備動作を指示することができ、レリーズボタン５を全押し操作することで撮像を指示することができる。アクセサリシュー６には、不図示の外部フラッシュや外部ファインダ（ＥＶＦ）等のアクセサリが脱着可能に装着される。

交換レンズ１０１は、レンズマウント１０２を介して、カメラ本体１に設けられたカメラマウント７に機械的および電気的に接続される。前述したように交換レンズ１０１内には、被写体からの光を結像させて被写体像を形成する撮像光学系が収容されている。交換レンズ１０１の外周には、ユーザ操作により光軸回りで回転可能な回転部材としてのズーム操作環１０３が設けられている。

図１（ｂ）に示すように、カメラ本体１の背面には、背面操作部８と表示部９とが設けられている。背面操作部８は、様々な機能が割り当てられた複数のボタンやダイアルを含む。カメラ１の電源がＯＮ状態であり、静止画または動画撮像モードが設定されているとき、表示部９には、撮像素子により撮像されている被写体像のスルー画像が表示される。また、表示部９には、シャッタ速度や絞り値等の撮像条件を示す撮像パラメータが表示され、ユーザはその表示を見ながら背面操作部８を操作することによって、撮像パラメータの設定値を変更することが可能である。背面操作部８は、記録された撮像画像の再生を指示するための再生ボタンを含み、再生ボタンをユーザが操作することで、撮像画像が表示部９に再生表示される。

図２は、交換レンズ１０１およびカメラ本体１の電気的および光学的な構成を示す。カメラ本体１は、カメラ本体１内と交換レンズ１０１に電力を供給する電源部１０と、前述した電源操作部３、モードダイアル４、レリーズボタン５、背面操作部８および表示部９のタッチパネル機能を含む操作部１１とを有する。カメラ本体１に設けられたカメラ制御部１２と交換レンズ１０１に設けられたレンズ制御部１０４は、互いに通信を行いながらカメラ本体１と交換レンズ１０１からなるカメラシステムを制御する。

カメラ制御部１２は、記憶部１３に格納されているコンピュータプログラムを読み出して実行する。その際、カメラ制御部１２は、レンズマウント１０２に設けられた電気接点１０５の通信端子を介して、レンズ制御部１０４と各種制御信号やデータ等の通信を行う。電気接点１０５は、前述した電源部１０からの電力を交換レンズ１０１に供給する電源端子を含む。

交換レンズ１０１が有する撮像光学系は、ユーザによるズーム操作環１０３の回転操作に応じて光軸方向に移動して画角を変更する（ズームを行う）ズームレンズ２０１と、像振れを低減する防振素子としてのシフトレンズを含むレンズ防振ユニット３０１とを有する。レンズ防振ユニット３０１は、シフトレンズを光軸に対して直交するＺ／Ｙ軸方向に移動（シフト）させて像振れを低減する防振動作を行う。また撮像光学系は、光量を調節する絞りユニット４０１と、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ５０１とを有する。

さらに交換レンズ１０１は、レンズ防振ユニット３０１を駆動してシフトレンズをシフトさせる防振駆動部３０２、絞りユニット４０１を駆動する絞り駆動部４０２およびフォーカスレンズ５０１を駆動するフォーカス駆動部５０２を有する。

カメラ本体１は、シャッタユニット１４、シャッタ駆動部１５、撮像素子１６、画像処理部１７および前述したカメラ制御部１２を有する。シャッタユニット１４は、撮像素子１６の露光量を制御する。撮像素子１６は、撮像光学系により形成された被写体像を光電変換（撮像）して撮像信号を出力する。画像処理部１７は、撮像信号に対して各種画像処理を行うことで画像信号を生成する。表示部９は、画像処理部１７から出力された画像信号に応じてライブビュー画像を表示したり、前述したように撮像パラメータを表示したり、記憶部１３や不図示の記録媒体に記録された撮像画像を再生表示したりする。

カメラ制御部１２は、操作部１１から受けた絞り値やシャッタ速度の設定値に応じて、絞り駆動部４０２およびシャッタ駆動部１５を介して絞りユニット４０１およびシャッタユニット１４の駆動を制御する。またカメラ制御部１２は、操作部１１（レリーズボタン５）の半押し操作に応じてＡＦ処理やＡＥ処理を行う。そしてカメラ制御部１２は、操作部１１（レリーズボタン５）の全押し操作に応じて、ＡＥ処理の結果に基づく絞りユニット４０１およびシャッタユニット１４の駆動制御を行い、撮像素子１６に撮像を行わせる。

またカメラ本体１は、手振れ等のカメラ振れを検出可能なピッチ振れ検出部１９とヨー振れ検出部２０を有する。ピッチ振れ検出部１９とヨー振れ検出部２０はそれぞれ、角速度センサ（振動ジャイロ）や角加速度センサを用いて、ピッチ方向およびヨー方向のカメラ振れを検出して振れ信号を出力する。

カメラ制御部１２は、ピッチ振れ検出部１９からの振れ信号を用いてレンズ防振ユニット３０１のシフトレンズのＹ軸方向でのシフト位置を算出し、ヨー振れ検出部２０からの振れ信号を用いてシフトレンズのＺ軸方向でのシフト位置を算出する。そしてカメラ制御部１２は、算出したピッチ／ヨー方向のシフト位置に応じて、レンズ防振ユニット３０１の駆動を制御し、ライブビュー画像の表示中や撮像中の像振れを低減させる。

交換レンズ１０１は、前述したズーム操作環１０３の回転角度（回転位置）を検出する位置検出装置としてのズーム検出部１０６を有する。ズーム検出部１０６は、例えば抵抗式のリニアポテンショメータを用いて構成され、ズーム操作環１０３の回転角度を絶対値として検出する。ズーム検出部１０６によって検出されたズーム操作環１０３の回転角度の情報はレンズ制御部１０４に送信され、ズームに伴うピント変動補正のためのフォーカスレンズ５０１の制御やズームに伴う明るさ補正のための絞りユニット４０１の制御等に用いられる。またズーム操作環１０３の回転角度の情報は、撮像により生成された記録用画像と共に記憶部１３や記録媒体に記録される。ズーム検出部１０６は、カメラシステムの電源がオフされている間にズーム操作環１０３の回転操作が行われ、その後に電源がオンとされた場合においてもズーム操作環１０３の回転角度を絶対値として検出することができる。

次に、図３を用いて、交換レンズ１０１とカメラ本体１における構成部品の位置関係について説明する。図３は、一点鎖線で示す光軸を含むＸＹ平面上の交換レンズ１０１とカメラ本体１の断面を示している。図に示す交換レンズ１０１は、例として６群構成の撮像光学系を有する。すなわち撮像光学系は、ズームレンズ２０１により構成される第１ズーム群、第２ズーム群２０２、絞りユニット４０１とレンズ防振ユニット３０１により構成される第３ズーム群、調整群としての第４ズーム群６０１、フォーカスレンズ５０１により構成される第５ズーム群および第６ズーム群２０６を有する。調整群は、撮像光学系全体としての光学性能を調整するために、その位置が意図的にずらされて固定されている。図に示す撮像光学系は、ワイド端ズーム状態にある。

直進案内筒１０７は、固定筒１０９を介してレンズマウント１０２に固定される。直進案内筒１０７の外周面には、周方向等間隔で不図示のバヨネット爪が配置されている。カム環１０８の内周面には、直進案内筒１０７のバヨネット爪が係合する不図示の周溝部が設けられている。これにより、カム環１０８は直進案内筒１０７に対して光軸方向における定位置にて光軸回りで回転可能となっている。カム環１０８は、ズーム操作環１０３と連結されており、ズーム操作環１０３が光軸回りで回転するとカム環１０８も光軸回りで回転する。

直進案内筒１０７には、第１～第６ズーム群を光軸方向にガイドする直進案内溝部が形成されている。またカム環１０８には、該カム環１０８の回転により第１～第６ズーム群を光軸方向に移動させるためのカム溝部が形成されている。第１～第６ズーム群のそれぞれにはカムフォロアが設けられており、各カムフォロアは対応する直進案内溝部とカム溝部とに係合している。

以上の構成により、ユーザがズーム操作環１０３を回転操作すると、カム環１０８が回転し、光学素子としての各ズーム群のカムフォロアと直進案内溝部およびカム溝部との係合によって各ズーム群が光軸方向に移動する。この際、ズーム検出部１０６によってズーム操作環１０３の回転角度が検出される。レンズ制御部１０４は、検出された回転角度に応じて、前述したピント変動補正のためにフォーカスレンズ５０１の駆動を制御する。

このときのフォーカスレンズ５０１の目標位置はズーム操作環１０３の回転角度と被写体距離とにより決定され、被写体距離はフォーカスレンズ５０１の駆動前の位置とズーム操作環１０３の回転角度とから求められる。例えば、ＡＦ処理によってフォーカスレンズ５０１の位置が被写体に合焦する位置に駆動された後にズーム操作環１０３が回転操作されると、被写体距離とズーム検出部１０６によって検出されたズーム操作環１０３の回転位置とに応じて決定された目標位置にフォーカスレンズ５０１が駆動される。これにより、一定距離の被写体に対して合焦状態を維持しながらズームを行うことができる。

また、レンズ制御部１０４は、ズーム操作感１０３の回転角度に応じた絞り開口径が得られるように絞りユニット４０１を制御する。これによりズームとともに絞り開口径を連続的に変更することができる。

本実施例において、ズーム検出部１０６は、第１の検出手段としての第１のズームエンコーダ１０６ａと第２の検出手段としての第２のズームエンコーダ１０６ｂを含む。図４は、エンコーダベース部材１０６ｇに固定ねじによって固定された第１のズームエンコーダ１０６ａと第２のズームエンコーダ１０６ｂを示している。各エンコーダの固定ねじは、該エンコーダの側方（後述するスライダ移動方向に直交する方向）に配置されている。

第１のズームエンコーダ１０６ａと第２のズームエンコーダ１０６ｂは、互いに同じ構成を有する抵抗式のリニアポテンショメータである。第１のズームエンコーダ１０６ａは、図中の矢印方向に移動可能な第１の移動部としての第１のスライダ１０６ｃと、該第１のスライダ１０６ｃの位置に応じて変化する抵抗値に応じた第１の信号を出力する第１の出力部１０６ｅとを有する。同様に、第２のズームエンコーダ１０６ｂは、図中の矢印方向に移動可能な第２の移動部としての第２のスライダ１０６ｄと、該第２のスライダ１０６ｄの位置に応じて変化する抵抗値に応じた第２の信号を出力する第２の出力部１０６ｆとを有する。第１のスライダ１０６ｃと第２のスライダ１０６ｄが移動可能な方向であるスライダ移動方向は互いに同じであり、本実施例では光軸方向である。また第１のスライダ１０６ｃと第２のスライダ１０６ｄのスライド可能量（スライドストローク）も互いに同じである。

ズーム検出部１０６内の回転角度検出回路（回転位置取得手段）１０６ｍは、第１のズームエンコーダ１０６ａから出力された第１の信号と第２のズームエンコーダ１０６ｂから出力された第２の信号とを用いてズーム操作環１０３の回転角度、言い換えれば第１～第６ズーム群の光軸方向での位置としてのズーム位置を検出（取得）する。

第１のズームエンコーダ１０６ａと第２のズームエンコーダ１０６ｂは、それらの第１の出力部１０６ｅと第２の出力部１０６ｆがスライダ移動方向における互いに反対側に位置するように配置されている。このような配置により、第１のズームエンコーダ１０６ａの固定ねじと第２のズームエンコーダ１０６ｂの固定ねじを、ズーム操作環１０３の周方向（回転方向）における第１および第２のズームエンコーダ１０６ａ，１０６ｂを挟んだ互いに反対側に配置することができる。これにより、第１および第２のズームエンコーダ１０６ａ，１０６ｂをズーム操作環１０３の周方向において互いに隣接するように配置することができ、第１のスライダ１０６ｃと第２のスライダ１０６ｄをそれぞれ移動させる後述する第１のスライダカム溝部と第２のスライダカム溝部の大部分をズーム操作環１０３における周方向での同一領域に配置することができる。各ズームエンコーダの出力部は、フレキシブルプリント基板１１０を介して回転角度検出回路１０６ｍに接続されている。

図５に示すように、第１のズームエンコーダ１０６ａの第１のスライダ１０６ｃは、ズーム操作環１０３に形成された第１のカム部としての第１のスライダカム溝部１０３ａに係合する。また、第２のズームエンコーダ１０６ｂの第２のスライダ部１０６ｄは、ズーム操作環１０３に形成された第２のカム部としての第２のスライダカム溝部１０３ｂに係合する。ズーム操作環１０３には周方向に延びるバヨネット溝部１０３ｃが形成されている。ズーム操作環１０３は、バヨネット溝部１０３ｃに図３に示した固定筒１０９に設けられた複数のバヨネット爪が係合することで、光軸方向における定位置にて光軸回りで回転可能となる。

ズーム操作環１０３が回転すると、第１のスライダ１０６ｃが第１のスライダカム溝部１０３ａとの係合によって移動し、第２のスライダ１０６ｄが第２のスライダカム溝部１０３ｂとの係合によって移動する。ただし、本実施例では、第１のスライダ１０６ｃが移動するズーム操作環１０３の回転範囲と第２のスライダ１０６ｄが移動するズーム操作環１０３の回転範囲とが一部のみ重複して互いに異なるように第１のスライダカム溝部１０３ａと第２のスライダカム溝部１０３ｂを形成している。

図６は、ワイド端（ＷＩＤＥ）からテレ端（ＴＥＬＥ）までのズーム操作環１０３の回転角度と第１のスライダ１０６ｃの位置Ａおよび第２のスライダ１０６ｄの位置Ｂとの関係、つまりは第１および第２のスライダカム溝部１０３ａ，１０３ｂのカム形状を示している。また図７は、第１のズームエンコーダ１０６ａから出力される第１の信号ＡＳと第２のズームエンコーダ１０６ｂから出力される第２の信号ＢＳの値の変化を示している。図６および図７の横軸はズーム操作環１０３の回転角度を示し、図６の縦軸は各スライダの位置を、図７の縦軸は信号値を示している。

ズーム操作環１０３は、第１の回転範囲αと、該第１の回転範囲αに続く第２の回転範囲βと、該第２の回転範囲βに続く第３の回転範囲γとで回転することができる。図６から分かるように、第１のスライダカム溝部１０３ａは、ズーム操作環１０３が第１および第２の回転範囲α，βにて回転する際には第１のスライダ１０６ｃを移動させるカム形状を有し、ズーム操作環１０３が第３の回転範囲γにて回転する際には第１のスライダ１０６ｃを移動させない第１のゼロリフトカム部Ａ_０を含む。また第２のスライダカム溝部１０３ｂは、ズーム操作環１０３が第１の回転範囲αにて回転する際には第２のスライダ１０６ｄを移動させない第２のゼロリフトカム部Ｂ_０を含み、ズーム操作環１０３が第２および第３の回転範囲β，γにて回転する際には第２のスライダ１０６ｄを移動させるカム形状を有する。

このため、図７に破線で示すように、第１の信号ＡＳの値は、ズーム操作環１０３が第１および第２の回転範囲α，βにて回転する際には変化し、ズーム操作環１０３が第３の回転範囲γにて回転する際には変化しない。また一点鎖線で示すように、第２の信号ＢＳの値は、ズーム操作環１０３が第１の回転範囲αにて回転する際には変化せず、ズーム操作環１０３が第２および第３の回転範囲β，γにて回転する際には変化する。なお、第１および第２の信号ＡＳ，ＢＳの値は、ズーム操作環１０３の回転角度がＴＥＬＥに近いほど増加し、ＷＩＤＥに近いほど減少する。また第２の回転範囲βは、第１および第３の回転範囲α，γのそれぞれよりも狭い回転範囲である。

回転角度検出回路１０６ｍは、図７に実線で示すように、ズーム操作環１０３の第１の回転範囲α内および第２の回転範囲βのうち切替えポイント（所定回転位置）θよりもＷＩＤＥ側（第１の回転範囲側）の部分での回転角度を第１の信号ＡＳを用いて検出する。また第２の回転範囲βのうち切替えポイントθよりもＴＥＬＥ側（第３の回転範囲側）の部分と第３の回転範囲γ内での回転角度を第２の信号ＢＳを用いて検出する。切り替えポイントθは、回転範囲βのおおよそ中央に配置する。これは、第２の回転範囲βで第１および第２のズームエンコーダ１０６ａ，１０６ｂからの第１および第２の信号ＡＳ，ＢＳをともに変化させるのは、切替えポイント付近において第１および第２の信号ＡＳ，ＢＳのうち一方を用いる状態から他方を用いる状態に移行するときに信号値に不連続が生じないようにするためである。また、切り替えポイントθを回転範囲βのおおよそ中央に配置することで、例えば回転方向によるヒステリシス等の誤差が第１の信号ＡＳおよび第２の信号ＢＳに発生して切り替わり位置がずれてしまった場合においても、信号値の不連続を発生しにくくするためでもある。

このように、ズーム操作環１０３の回転角度の検出を、回転角度を検出する回転範囲が互いに異なる２つのズームエンコーダを用いて行う。ズームエンコーダの検出信号はポテンショメータの抵抗値変化により生成され、それをＡ／Ｄ変換を行うことによりデジタル的に分割して構成する。この際、１つのズームエンコーダのストロークに対して分割数を多くすると、ノイズ等の影響により、分割可能数の限界が生じる。これにより、１つのズームエンコーダのみを用いてズーム操作環１０３の回転角度の検出を行う場合に比べて、回転角度に対する、より多くの分割数を得ることが可能となり、高精度にズーム操作環１０３の回転角度を検出することが可能となる。しかも、２つのズームエンコーダを用いても、ズーム操作環１０３の回転角度の検出に用いるのは常に１つのズームエンコーダからの信号である。このため、簡単な処理によってズーム操作環１０３の回転角度を検出することができる。さらに２つのズームエンコーダとして同一構成のリニアポテンショメータを用いることで、ズーム検出部１０６の構成を簡単にすることができる。

また、第１のスライダカム溝部１０３ａと第２のスライダカム溝部１０３ｂを設けることで、１つのカム溝部のみを設ける場合に比べてカム溝部のリフト角を大きくすることができる。これにより、各スライダと各スライダカム溝部との係合がたによって発生するズーム操作環１０３の回転操作方向の反転時のヒステリシスを低減することも可能である。

なお、ズームエンコーダを３つ以上用い、それぞれがズーム操作環１０３の回転角度を検出する回転範囲を互いに異ならせてもよい。

次に、第１のスライダカム溝部１０３ａと第２のスライダカム溝部１０３ｂの配置について、図８を用いて説明する。図８は、光軸に直交する径方向から見たズーム操作環１０３を示している。第１のスライダカム溝部１０３ａに係合する第１のスライダ１０６ｃと第２のスライダカム溝部１０３ｂに係合する第２のスライダ１０６ｄは、ズーム操作環１０３の周方向において互いにずれた位置に配置されている。このため、第１のスライダカム溝部１０３ａと第２のスライダカム溝部１０３ｂも、ズーム操作環１０３における周方向にて互いにずれた領域に形成されている。

ズーム操作環１０３の周方向において、第１のスライダカム溝部１０３ａが形成された領域をＣとし、第２のスライダカム溝部１０３ｂが形成された領域をＤとすると、領域Ｃと領域Ｄは、その少なくとも一部が周方向にて同一の領域となっている。また、光軸方向（スライダ移動方向）において、第１のスライダカム溝部１０３ａが形成された領域をＥとし、第２のスライダカム溝部１０３ｂが形成された領域をＦとすると、領域Ｅと領域Ｆは、その少なくとも一部が光軸方向にて同一の領域となっている。これにより、第１のスライダカム溝部１０３ａと第２のスライダカム溝部１０３ｂを形成するズーム操作環１０３上の領域を小さくすることができる。

ズーム操作環の回転範囲が大きい場合にその全回転範囲内での回転角度を１つのリニアポテンショメータのみを用いて検出するためには、それに対応して周方向にも光軸方向にも長いスライダカム溝部が必要となり、ズーム操作環が大型化したりズーム操作環上にスライダカム溝部を形成することが困難になったりする。これに対して本実施例では、２つのリニアポテンショメータを互いに隣接させて用いることで、１つのリニアポテンショメータを用いる場合に比べて、ズーム操作環１０３上の小さな領域にスライダカム溝部１０３ａ，１０３ｂを形成してズーム操作環１０３の全回転範囲内での回転角度を検出することができる。この結果、ズーム操作環１０３および交換レンズ１０１の小型化を実現することができる。

本実施例では、ズーム操作環１０３に第１および第２のスライダカム溝部１０３ａ，１０３ｂを設けた場合について説明したが、ズーム操作環１０３と一体回転する回転部材としてのカム環１０８に第１および第２のスライダカム溝部を設けてもよい。

また、本実施例のズーム操作環１０３は樹脂により製作される。その際に用いられる成型用金型は、ズーム操作環１０３の周方向に分割される。金型の分割線が図８に破線Ｇで示すように第１および第２のスライダカム溝部１０３ａ，１０３ｂ上を横断するように設定されると、ズーム操作環１０３上に分割線に沿ってバリや段差が形成され、各スライダカム溝部の形状精度、つまりは回転角度の検出精度に影響する。このため、本実施例では、金型の分割線を第１および第２のスライダカム溝部１０３ａ，１０３ｂのうちズーム操作環１０３の回転角度の検出に使用されない第１および第２のゼロリフトカム部を横断する（通る）ように設定する。これにより、金型の分割線がズーム操作環１０３の回転角度の検出精度に影響しないようにすることができる。

図９は、本発明の実施例２におけるＷＩＤＥからＴＥＬＥまでのズーム操作環の回転角度と第１のズームエンコーダ（第１の検出手段）の第１のスライダの位置Ａおよび第２のズームエンコーダ（第２の検出手段）の第２のスライダの位置Ｂとの関係、つまりは第１および第２のスライダをそれぞれ移動させる第１および第２のスライダカム溝部のカム形状を示している。また図９は、第１のズームエンコーダから出力される第１の信号ＡＳと第２のズームエンコーダから出力される第２の信号ＢＳの値の変化を示している。図９の横軸はズーム操作環１０３の回転角度を示し、縦軸は各スライダの位置と信号値を示している。

ズーム操作環は、第１の回転範囲αと、該第１の回転範囲αに続く第２の回転範囲βと、該第２の回転範囲βに続く第３の回転範囲γと、該第３の回転範囲γに続く第４の回転範囲δで回転することができる。

ズーム操作環がＷＩＤＥからＴＥＬＥに向かって回転操作されるとき、第１のスライダカム溝部は第１のスライダ（位置をＡで示す）を第１の回転範囲αと第２の回転範囲βにおいてはスライダ移動方向における一方に移動させ、第３の回転範囲γにおいては逆方向に移動させ、さらに第４の回転範囲δにおいては再び上記一方に移動させる。また第２のスライダカム溝部は、第２のスライダ（位置をＢで示す）を第１の回転範囲αにおいては移動させず、第２の回転範囲βと第３の回転範囲γにおいてはスライダ移動方向における一方に移動させ、さらに第４の回転範囲δにおいては移動させない。すなわち、第２のスライダカム溝部は、第１および第４の回転範囲α，δに対してゼロリフトカム部Ｂ_０を有する。

ズーム検出部（回転角度検出回路）は、第２の回転範囲β内のθ１と第３の回転範囲γ内のθ２を切替えポイント（所定回転位置）として、ＷＩＤＥからθ１までの回転範囲においては第１のズームエンコーダからの第１の信号ＡＳを用いて回転角度を検出する。またθ１からθ２までの回転範囲においては第２のズームエンコーダからの第２の信号ＢＳを用いて回転角度を検出する。さらにθ２からＴＥＬＥまでの回転範囲においては第１のズームエンコーダからの第１の信号ＡＳを用いて回転角度を検出する。

本実施例によれば、実施例１に対して、ズーム操作環上における第１および第２のスライダカム溝部が形成されるスライダ移動方向（光軸方向）での領域を大きくすることなく、より大きなズーム操作環の回転範囲でその回転角度を検出することができる。

実施例１，２では２つのズームエンコーダを用いる場合について説明したが、ズームエンコーダの数は３つ以上であってもよい。図１０は、本発明の実施例３におけるＷＩＤＥからＴＥＬＥまでのズーム操作環の回転角度と３つ（第１から第３）のズームエンコーダのそれぞれのスライダの位置Ａ，Ｂ，Ｃとの関係、つまりは３つのスライダカム溝部のカム形状を示している。また図１０は、第１から第３のズームエンコーダのそれぞれから出力される第１から第３の信号ＡＳ，ＢＳ，ＣＳの値の変化を示している。図１０の横軸はズーム操作環１０３の回転角度を示し、縦軸は各スライダの位置と信号値を示している。

ズーム操作環は、第１の回転範囲αと、該第１の回転範囲αに続く第２の回転範囲βと、該第２の回転範囲βに続く第３の回転範囲γと、該第３の回転範囲γに続く第４の回転範囲δと、該第４の回転範囲δに続く第５の回転範囲εで回転することができる。第１のズームエンコーダの第１のスライダ（位置をＡで示す）を移動させる第１のスライダカム溝部は、ズーム操作環が第１および第２の回転範囲α，βにて回転する際には第１のスライダを移動させるカム形状を有し、ズーム操作環が第３から第５の回転範囲γ～εにて回転する際には第１のスライダを移動させない第１のゼロリフトカム部Ａ_０を含む。また第２のズームエンコーダの第２のスライダ（位置をＢで示す）を移動させる第２のスライダカム溝部は、ズーム操作環が第１の回転範囲αにて回転する際には第２のスライダを移動させない第２のゼロリフトカム部Ｂ_０を含み、ズーム操作環が第２から第４の回転範囲β～δにて回転する際には第２のスライダを移動させるカム形状を有する。さらに第３のズームエンコーダの第３のスライダ（位置をＣで示す）を移動させる第３のスライダカム溝部は、ズーム操作環が第１から第３の回転範囲α～γにて回転する際には第３のスライダを移動させない第３のゼロリフトカム部Ｃ_０を含み、ズーム操作環が第４および第５の回転範囲δ，εにて回転する際には第３のスライダを移動させるカム形状を有する。

ズーム検出部（回転角度検出回路）は、ズーム操作環の第１の回転範囲α内および第２の回転範囲βのうち切替えポイント（所定回転位置）θ３よりもＷＩＤＥ側の回転角度を第１の信号ＡＳを用いて検出する。また第２の回転範囲βのうち切替えポイントθ３よりもＴＥＬＥ側、第３の回転範囲γ内および第４の回転範囲δのうち切替えポイントθ４よりもＷＩＤＥ側の回転角度を第２の信号ＢＳを用いて検出する。さらに第４の回転範囲δのうち切替えポイントθ４よりもＴＥＬＥ側および第５の回転範囲ε内の回転角度を第３の信号ＣＳを用いて検出する。

本実施例において、第１のズームエンコーダと第２のズームエンコーダがそれぞれ第１の検出手段と第２の検出手段に対応するだけでなく、第２のズームエンコーダと第３のズームエンコーダもそれぞれ第１の検出手段と第２の検出手段に相当する。この場合において、第３の回転範囲γ、第４の回転範囲δおよび第５の回転範囲εはそれぞれ、第１の回転範囲、第２の回転範囲および第３の回転範囲に相当する。

本実施例でも、ズーム操作環上における第１から第３のスライダカム溝部が形成されるスライダ移動方向（光軸方向）での領域を大きくすることなく、より大きなズーム操作環の回転範囲でその回転角度を検出することができる。

なお、上記各実施例では、ズーム操作環またはカム環に第１および第２のカムを設けた交換レンズについて説明した。しかし、レンズ一体型カメラ（光学機器）のレンズ鏡筒に設けられたズーム操作環やカム環に第１および第２のカムを設けてもよい。さらに第１および第２のカムを設ける回転部材は、光学機器における回転部材に限らず、各種装置の回転部材であってもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０１交換レンズ
１０３ズーム操作環
１０３ａ第１のスライダカム溝部
１０３ｂ第２のスライダカム溝部
１０６ａ第１のズームエンコーダ
１０６ｂ第２のズームエンコーダ
１０６ｃ第１のスライダ
１０６ｄ第２のスライダ
１０６ｍ回転角度検出回路

Claims

第１のカムおよび第２のカムが形成され、回転可能な回転部材と、
前記回転部材の回転に伴って前記第１のカムによって移動される第１の移動部を有し、該第１の移動部の位置に応じた第１の信号を出力する第１の検出手段と、
前記回転部材の回転に伴って前記第２のカムによって移動される第２の移動部を有し、該第２の移動部の位置に応じた第２の信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１の信号および前記第２の信号を用いて前記回転部材の回転位置を取得する回転位置取得手段とを有し、
前記第１のカムは、前記回転部材の第１の回転範囲と該第１の回転範囲に続く第２の回転範囲において前記第１の移動部を移動させ、
前記第２のカムは、前記回転部材の前記第２の回転範囲と該第２の回転範囲に続く第３の回転範囲において前記第２の移動部を移動させ、
前記回転位置取得手段は、前記第１の回転範囲と前記第２の回転範囲内の前記第１の回転範囲側の部分では前記第１の信号のみを用いて前記回転位置を取得し、前記第３の回転範囲と前記第２の回転範囲内の前記第３の回転範囲側の部分では前記第２の信号のみを用いて前記回転位置を取得し、
前記第２のカムは、前記第１の回転範囲において前記第２の移動部を移動させないことを特徴とする位置検出装置。
第１のカムおよび第２のカムが形成され、回転可能な回転部材と、
前記回転部材の回転に伴って前記第１のカムによって移動される第１の移動部を有し、
該第１の移動部の位置に応じた第１の信号を出力する第１の検出手段と、
前記回転部材の回転に伴って前記第２のカムによって移動される第２の移動部を有し、
該第２の移動部の位置に応じた第２の信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１の信号および前記第２の信号を用いて前記回転部材の回転位置を取得する回転位置取得手段とを有し、
前記第１のカムは、前記回転部材の第１の回転範囲と該第１の回転範囲に続く第２の回転範囲において前記第１の移動部を移動させ、
前記第２のカムは、前記回転部材の前記第２の回転範囲と該第２の回転範囲に続く第３の回転範囲において前記第２の移動部を移動させ、
前記回転位置取得手段は、前記第１の回転範囲と前記第２の回転範囲内の前記第１の回転範囲側の部分では前記第１の信号のみを用いて前記回転位置を取得し、前記第３の回転範囲と前記第２の回転範囲内の前記第３の回転範囲側の部分では前記第２の信号のみを用いて前記回転位置を取得し、
前記第１のカムは、前記第３の回転範囲において前記第１の移動部を移動させないことを特徴とする位置検出装置。
第１のカムおよび第２のカムが形成され、回転可能な回転部材と、
前記回転部材の回転に伴って前記第１のカムによって移動される第１の移動部を有し、
該第１の移動部の位置に応じた第１の信号を出力する第１の検出手段と、
前記回転部材の回転に伴って前記第２のカムによって移動される第２の移動部を有し、
該第２の移動部の位置に応じた第２の信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１の信号および前記第２の信号を用いて前記回転部材の回転位置を取得する回転位置取得手段とを有し、
前記第１のカムは、前記回転部材の第１の回転範囲と該第１の回転範囲に続く第２の回転範囲において前記第１の移動部を移動させ、
前記第２のカムは、前記回転部材の前記第２の回転範囲と該第２の回転範囲に続く第３の回転範囲において前記第２の移動部を移動させ、
前記回転位置取得手段は、前記第１の回転範囲と前記第２の回転範囲内の前記第１の回転範囲側の部分では前記第１の信号のみを用いて前記回転位置を取得し、前記第３の回転範囲と前記第２の回転範囲内の前記第３の回転範囲側の部分では前記第２の信号のみを用いて前記回転位置を取得し、
前記第１のカムは前記第３の回転範囲において前記第１の移動部を移動させない第１のゼロリフトカム部を有し、前記第２のカムは前記第１の回転範囲において前記第２の移動部を移動させない第２のゼロリフトカム部を有し、
前記回転部材の成型に用いられる金型の分割線が、前記第１のゼロリフトカム部と前記第２のゼロリフトカム部を通るように設定されたことを特徴とする位置検出装置。