JPH04221701A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は、例えばレンズ鏡筒等の固
定部材と該固定部材に対して相対移動をする可動部材と
を備えた位置検出装置の改良に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】カメラ等に配置されるレンズ鏡筒には、
変倍，合焦などのために固定鏡筒に対し、光軸方向へ移
動させられる、内部にレンズ群を保持した可動筒が備わ
っており、最近では該可動筒の位置デ−タ（つまりはレ
ンズの群の位置デ−タ）を用いたレンズシステムの制御
が行われている。このため、この可動筒の位置を正確に
知るための方式が種々提案されているが、その中で、小
型であり、且つ固定鏡筒と可動筒間を非接触で位置検出
を可能とする装置として、例えば特開昭６２−２６２０
０９号公報に示されるように、固定鏡筒と可動筒それぞ
れに、対向且つ非接触に電極を設けて可変コンデンサを
形成し、固定鏡筒と可動筒が相対移動することによって
上記コンデンサの静電容量が変化することに着目し、そ
の時々の静電容量から固定鏡筒に対する可動筒の位置、
即ちレンズの位置を検出するものが知られている。

【０００３】しかしながら、上記構成の装置においては
、固定鏡筒に対する可動筒（レンズ）の位置情報として
は相対位置の情報でしか分からず、可動筒の絶対位置を
知るための複雑な回路構成を必要としていた。さらに、
可変コンデンサを形成する対を成す電極の内の例えば固
定鏡筒側の電極は全移動量分だけは長さが必要であるこ
とから、該装置の小型化を損なうものであった。

【０００４】また、位置検出装置、特にレンズ鏡筒にお
いては、固定鏡筒内で可動筒（レンズ）が光軸方向へ移
動させられる場合、一般にレンズの移動により該レンズ
の結像倍率が変化し、敏感度がそれぞれの位置により変
化するため、可動筒の位置によって異なった位置検出精
度を必要とする事になるが、上記従来装置においては、
固定鏡筒に対する可動筒の位置と可変コンデンサの静電
容量との関係は図１０の様に必ず直線的な関係となる構
成となっている。従って、可動筒の位置に応じた適確な
位置検出精度を得ることができない、つまり適確な位置
情報を得ることができないという問題も有していた。

【０００５】

【発明の目的】本発明の第１の目的は、該装置の小型化
を達成することのできる位置検出装置を提供することで
ある。

【０００６】本発明の第２の目的は、上記第１の目的を
達成すると共に、可動部材の位置に応じて位置検出精度
が変化するものにおいても、常に適確な位置情報を出力
することのできる位置検出装置を提供することである。

【０００７】

【発明の特徴】上記第１の目的を達成するために、請求
項１記載の本発明は、第１の電極と第２の電極を、固定
部材に対して位置変化する可変部材のその時々の位置に
応じて異なる静電容量が得られるような形状にし、以て
、第１の電極と第２の電極の電極により形成される可変
コンデンサからは可動部材の絶対位置の情報に相当する
静電容量が出力されるようにしたことを特徴とする。

【０００８】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２記載の本発明は、第１の電極と第２の電極のう
ちの一方の電極を、固定部材に対する可動部材の位置に
て変化する位置検出精度に適合した形状にし、以て、可
動部材の位置と可変コンデンサに生じる静電容量との関
係を、可動部材の位置に応じて変化する位置検出精度に
合致させたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す透
視斜視図であり、図２はその断面図である。

【００１０】レンズ１は可動筒であるところのレンズ保
持枠２により保持されており、該レンズ保持枠２にはス
リ−ブ２ａ及びまわり止め部材２ｂが設けられている。 固定鏡筒３の一端側の図中上方及び下方には突出部３ａ
，３ｂが備わっており、該突出部３ａ，３ｂと固定鏡筒
３の他端側に取付けられる保持部材４との間に、光軸方
向（Ｏ１　−Ｏ２　）に平行に２本のガイド棒５，６が
固定されている。そしてこの２本のガイド棒５，６に前
記レンズ保持枠２のスリ−ブ２ａとまわり止め部材２ｂ
が嵌合しており、よってレンズ保持枠２が該ガイド棒５
，６上を摺動することによりレンズ１は固定鏡筒３内を
該レンズ１の光軸方向に相対的に移動することになる。 また、前記レンズ保持枠２の外周の一部には電極７が、
また固定鏡筒３の内側の前記電極７と対向する位置には
電極８１が、それぞれ設けられ、これら電極７と電極８
１により可変コンデンサを形成しており、これらの間隔
は一定且つ非接触に配置されている。

【００１１】なお、図１中、９，１０は前記電極７，８
１に接続された信号ライン、１１は静電容量検出部、１
２は前記静電容量検出部１１にて得られる静電容量をレ
ンズ位置情報に変換する変換部である。

【００１２】図３は上記レンズ保持枠２上に周状に設け
られている電極７及び固定鏡筒３の内部に周状に設けら
れている電極８１を平面にして示す展開図である。

【００１３】電極７は両電極間の相対移動方向に対しあ
る一定幅Ｗを持つ長方形状をした電極であり、これと対
向して配置される電極８１は相対移動方向に対して一定
の傾きを持つ２つの端辺８１ａ，８１ｂを有する三角形
状をした電極である。

【００１４】次に、この第１の実施例による位置検出装
置の動作について述べる。

【００１５】不図示の何れかの手段、例えばモ−タ或は
手動等によりレンズ保持枠２が固定鏡筒３に対し光軸方
向へ移動させられた場合、レンズ保持枠２に設けられた
電極７と固定鏡筒３に設けられた電極８１は図３に示す
矢印方向へ相対移動する。電極８１は相対移動方向に対
して傾きを持つ２つの端辺８１ａ，８１ｂを有する三角
形状をしていることから、この相対移動により両電極間
の対向している面積Ｓ１　（図３斜線部）は増減し、こ
れによって両電極にて形成されるコンデンサの静電容量
が変化する。このコンデンサの静電容量は電極７，８１
にそれぞれ接続されている信号ライン９，１０を介して
静電容量検出部１１によりレンズ１の絶対位置情報に対
応する信号として検出され、該静電容量は変換部１２へ
送られ、該変換部１２によりレンズ位置情報に変換され
る。

【００１６】この実施例では、一方の電極８１は両電極
の相対移動方向に対し傾きを持つ端辺８１ａ，８１ｂを
持つ三角形状をしているため、相対移動により電極間の
対向面積Ｓ１　は増減し、よって従来では相対位置でし
か分からなかったレンズ１の位置を、前述したように絶
対位置として知ることができ、次段の回路構成を従来に
較べて簡素化することができる。また、電極８１は相対
移動方向に対し傾きを持つ形状（端辺８１ａ，８１ｂ）
をしているため、従来では何等部品を配置することので
きなかった、図３の２点斜線にて示す部分に例えばビス
等を配置することができ、該装置の小型化に寄与するも
のである。

【００１７】なお、該実施例では、レンズ保持枠２に設
けられたスリ−ブ２ａ、まわり止め部材２ｂと２本のガ
イド棒５，６との間の摺動によりレンズ１を移動させる
構成としているが、その他例えばレンズ保持枠２の外部
と固定鏡筒３の内部とで直接嵌合し、レンズを移動する
方式などにも適用可能である。この際、レンズ保持枠２
の外部と固定鏡筒３の内部それぞれに取付けられる電極
の表面は電気的な絶縁が保てるようにコ−ティングが施
されることは言うまでもないであろう。

【００１８】また、該実施例では、固定鏡筒３に三角形
状の電極８１を設けているが、位置検出装置の種類（固
定鏡筒及び可動筒の形状）によっては、逆に固定鏡筒３
側に長方形状の電極７を、レンズ保持枠２側に三角形状
の電極８１を、それぞれ設けることも可能である。

【００１９】また、相対移動方向に対し傾きを持つ電極
の形状としては、図４に示す電極８２の様に、相対移動
方向に対して片側の端辺８２ａのみが傾きを持ち、もう
一方は相対移動方向に平行な端辺８２ｂを持つものであ
っても良い。

【００２０】図５は本発明の第２の実施例における位置
検出装置の各電極の展開図で、レンズ保持枠及び固定鏡
筒内に電極を取付ける位置及びその他の構成は第１の実
施例と同様であり、ここでは省略している。

【００２１】この第２実施例では、図示せぬレンズ保持
枠に設けられる電極７は第１の実施例と同様に両電極間
の相対移動に対してある一定幅Ｗを持つ電極であり、こ
れと対向する図示せぬ固定鏡筒に設けられる電極８３は
相対移動方向に対して傾きの変化する端辺８３ａ，８３
ｂを持つ電極である。

【００２２】図６は、ｘ軸にレンズ位置を、ｙ軸に必要
位置検出精度を取り、各レンズ位置に対して必要位置検
出精度が異なることを示す図であり、上記電極８３の端
辺８３ａ，８３ｂの傾きは、この図に示す様に、レンズ
位置に対して必要位置検出精度が変化するレンズに対応
して決定されている。

【００２３】上記の必要位置検出精度が中程度である領
域１５ａに対するものとして、電極８３の端辺８３ａ上
では中程度の傾きを持つ端辺８３ａ１　の形状をしてお
り、必要位置検出精度のゆるい領域１５ｂに対するもの
として、電極８３の端辺８３ａ上では小さい傾きを持つ
端辺８３ａ１　の形状をしており、必要位置検出精度の
厳しい領域１５ｃに対するものとして、電極８３の端辺
８３ａ上では大きな傾きを持つ端辺８３ａ３　の形状を
している。端辺８３ｂにおいても端辺８３ａと同様であ
る。 また、電極７と電極８３の間隔は一定且つ非接触に配置
されている事は第１の実施例と同様である。

【００２４】次に、この実施例による位置検出装置の動
作について説明する。

【００２５】レンズ保持枠２が固定鏡筒３（いずれも不
図示）に対し光軸方向へ移動させられた場合、レンズ保
持枠２に設けられた電極７と固定鏡筒３に設けられた電
極８３は図５に示す方向へ相対移動する。電極８３はそ
の両端辺８３ａ，８３ｂに前記の様な傾きを有している
ので、両電極の相対移動により電極７と電極８３との対
向する面積Ｓ３　は増減し、レンズ位置に対する電極７
と電極８３の対向面積Ｓ３　は図７の様に電極８３の端
辺８３ａ，８３ｂの形状に応じて変化する曲線となる。 従って、両電極により形成されるコンデンサの静電容量
はレンズ位置に対し図７の対向面積Ｓ３　に比例した値
が得られる（図８参照）。この静電容量は電極７及び電
極８３にそれぞれ接続されている信号ライン９，１０を
介して第１の実施例において示した静電容量検出部１１
にてレンズの絶対位置に対応する信号として検出され、
該静電容量は変換部１２へ送られ、第１の実施例と同様
にレンズ位置情報に変換される。

【００２６】この実施例では、図６のような、レンズ位
置に対して必要位置検出精度が変化するレンズに対し、
電極８３の端辺８３ａ，８３ｂの傾きを対応させること
により、必要位置検出精度の中程度である領域１５ａで
は図８に示す様にコンデンサにより得られる静電容量は
中程度の分解能（１６ａ）を持ち、必要位置検出精度の
ゆるい領域１５ｂではコンデンサにより得られる静電容
量は小さい分解能（１６ｂ）を持ち、必要位置検出精度
の厳しい領域１５ｃではコンデンサにより得られる静電
容量は大きい分解能（１６ｃ）を持つことになる。従っ
て、各レンズ位置に対して電極８３の端辺８３ａ，８３
ｂはレンズ位置検出精度を満足させ得る分解能を持つ傾
きを与えられることになり、レンズがどの位置であって
も常に適確な位置情報を出力することが可能となる。

【００２７】なお、この実施例では、図６のような位置
検出精度を必要とするレンズに対し、電極８３の様な形
状としたが、この関係に限定されるものではなく、他の
様々な必要位置検出度の特性を持つレンズに対しても適
応可能である。

【００２８】図９は本発明の第３の実施例における位置
検出装置の電極及び要部構成を示す図であり、固定鏡筒
内に電極を取付ける位置等は第１の実施例と同様である
。

【００２９】この第３実施例では、電極７に対向する電
極として２枚の電極８４，８５を有し、電極８４は電極
間の相対移動方向に平行な端辺８４ａと相対移動方向に
対し傾きを持つ端辺８４ｂを有し、電極８５は相対移動
方向に対し傾きを持つ端辺８５ａと相対移動方向に平行
な端辺８５ｂを有する。そして、電極７と電極８４とで
一対、電極７と電極８５とで一対、計二対のコンデンサ
を形成している。

【００３０】次に、この実施例による位置検出装置の動
作について説明する。

【００３１】レンズ保持枠２が固定鏡筒３（いずれも不
図示）に対し光軸方向へ移動させられた場合、レンズ保
持枠２に設けられた電極７と固定鏡筒３に設けられた電
極８４，８５は図９に示す方向へ相対移動する。この相
対移動より、電極７と電極８４との対向面積Ｓ４　及び
電極７と電極８５との対向面積Ｓ５は増減し、対向面積
Ｓ４　に対応する静電容量Ｃ４　は信号ライン２０及び
２１を介して、対向面積Ｓ５　に対応する静電容量Ｃ５
　は信号ライン２０及び２２を介して静電容量検出部１
１１によってそれぞれ検出される。これら静電容量Ｃ４
　，Ｃ５　はその後演算部２３へ送られ、該演算部２３
より下記の様な演算が行われてレンズ位置に対応した静
電容量Ｃｋが求められる。

【００３２】 Ｃｋ＝（Ｃ５−Ｃ４）／（Ｃ５＋Ｃ４）上記の様にして
求められた静電容量Ｃｋは変換部１２１へ送られ、ここ
でレンズ位置デ−タに変換される。

【００３３】この実施例では、二対の可変コンデンサか
ら得られる静電容量Ｃ４　，Ｃ５　より求められるレン
ズ位置に対応した静電容量Ｃｋは、ガタ，歪み，変形，
温度，製造誤差等により電極７と電極８４，８５との間
隔が変化した場合でもほぼ不変であるため、位置検出精
度に対するこれらの影響を少なくすることができる。

【００３４】なお、該実施例では、電極７と対向する電
極５４，８５の端辺８４ａ及び８５ｂは相対移動方向に
平行、端辺８４ｂ，８５ａは相対移動方向に対して傾き
を持つ直線としているが、例えば端辺８４ｂ，８５ａの
形状を第２の実施例の様にすることも可能であり、端辺
８４ａ，８４ｂ，８５ａ，８５ｂを必要に応じた形状と
することが出来る。

【００３５】以上の各実施例によれば、固定鏡筒に取付
けられる電極の少なくとも１つの端辺を相対移動方向に
対し傾きを持つ形状、つまり固定鏡筒に対してレンズ保
持枠（レンズ）が相対移動した際、その時々の位置に応
じて異なる対向面積となる（静電容量が得られる）形状
としているので、レンズの絶対位置を直接得ることがで
き、次段の回路構成を従来に較べて簡素化することがで
きる。このことは、該装置の小型化を実現可能とするも
のである。また、前述したように電極の少なくとも１つ
の端辺を相対移動方向に対し傾きを持つ形状としている
ため、従来では何等部品を配置することのできなかった
部分に例えばビス等を配置することができ、この面から
も該装置の小型化を達成することができる。

【００３６】また、第２の実施例においては、各レンズ
位置に対して電極８３の端辺８３ａ，８３ｂにレンズ位
置検出精度を満足させ得る分解能を持つ傾きを与えてい
るため、レンズがどの位置にあっても常に適確なレンズ
位置情報を出力することが可能となる。

【００３７】また、第３の実施例の様に、電極８４は電
極間の相対移動方向に平行な端辺８４ａと相対移動方向
に対し傾きを持つ端辺８４ｂを有し、電極８５は相対移
動方向に対し傾きを持つ端辺８５ａと相対移動方向に平
行な端辺８５ｂを有する様にしているため、各部品のガ
タ，歪み，変形，温度，製造誤差等によりこれら電極８
４，８５と可動筒側に取付けられる電極７との間隔が変
化した場合でもほぼ不変な静電容量が生じ、レンズ位置
情報に対するこれらの影響を少なくすることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明によれば、第１の電極と第２の電極を、固定部材に
対して位置変化する可変部材のその時々の位置に応じて
異なる静電容量が得られるような形状にし、以て、第１
の電極と第２の電極の電極により形成される可変コンデ
ンサからは可動部材の絶対位置の情報に相当する静電容
量が出力されるようにしたから、該装置の小型化を達成
することができる。

【００３９】また、請求項２記載の本発明によれば、第
１の電極と第２の電極のうちの一方の電極を、固定部材
に対する可動部材の位置にて変化する位置検出精度に適
合した形状にし、以て、可動部材の位置と可変コンデン
サに生じる静電容量との関係を、可動部材の位置に応じ
て変化する位置検出精度に合致させたから、可動部材の
位置に応じて位置検出精度が変化するものにおいても、
常に適確な位置情報を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す位置検出装置の透
視斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す位置検出装置の断
面図である。

【図３】図１の各電極を示す展開図である。

【図４】図３の三角形状の電極の他の例の電極を示す展
開図である。

【図５】本発明の第２の実施例における各電極を示す展
開図である。

【図６】本発明の第２の実施例におけるレンズの必要位
置精度を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施例におけるレンズ位置と対
向面積の関係を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例におけるレンズ位置と静
電容量の関係を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施例における各電極の形状及
び要部構成を示す図である。

【図１０】従来装置におけるレンズ位置と静電容量の関
係を示す図である。

【符合の説明】１　　レンズ ２　　レンズ保持枠 ３　　固定鏡筒 ７，８１，８３〜８５　　電極 １１，１１１　　静電容量検出部 １２，１２１　　変換部 Ｓ１　〜Ｓ５　　　対向面積

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定部材と、該固定部材に対して相対
   的に移動する可動部材と、前記固定部材の、前記可動部
   材側の面に配置される第１の電極と、前記可動部材の、
   前記第１の電極と対向した面に配置される第２の電極と
   、前記第１の電極と前記第２の電極により形成される可
   変コンデンサからの静電容量に基づいて、前記固定部材
   に対する前記可変部材の位置を検出する位置検出手段と
   を備えた位置検出装置において、前記第１の電極と前記
   第２の電極を、前記固定部材に対して位置変化する前記
   可変部材のその時々の位置に応じて異なる静電容量が得
   られるような形状にしたことを特徴とする位置検出装置
   。
2. 【請求項２】　　第１の電極と第２の電極のうちの一方
   の電極を、固定部材に対する可動部材の位置にて変化す
   る位置検出精度に適合した形状にしたことを特徴とする
   請求項１記載の位置検出装置。