編碼器、鏡頭裝置和照相的制造方法
【專利摘要】一種編碼器，包括配置成能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的圓筒、安裝到圓筒上的標(biāo)尺以及配置成通過使用標(biāo)尺來檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括：保持標(biāo)尺的固定保持部；標(biāo)尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺，以及標(biāo)尺偏壓部，配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部把標(biāo)尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標(biāo)尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。本發(fā)明還涉及鏡頭裝置和照相機(jī)。
【專利說明】編碼器、鏡頭裝置和照相機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于檢測對象位置的編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]以前已經(jīng)有諸如具有自動(dòng)聚焦(AF)功能的鏡頭裝置或照相機(jī)之類的光學(xué)裝置。通過用于檢測對象合焦?fàn)顟B(tài)的焦點(diǎn)檢測系統(tǒng)、用于移動(dòng)聚焦透鏡以在圖像攝取元件上形成物像的透鏡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及用于控制焦點(diǎn)檢測系統(tǒng)和透鏡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)聚焦控制系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦功能。焦點(diǎn)檢測系統(tǒng)利用相位差法、對比法等方法執(zhí)行焦點(diǎn)檢測。透鏡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有用于檢測聚焦透鏡位置的編碼器。自動(dòng)聚焦控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器的輸出來控制聚焦透鏡的運(yùn)動(dòng)。
[0003]日本專利特開2011-99869和2007-47652公開了包括反射標(biāo)尺的光學(xué)編碼器。通過使用雙面膠帶將該反射標(biāo)尺粘著固定在標(biāo)尺支撐體(或滾環(huán))的內(nèi)表面上。
[0004]近來,為了獲得高精度地聚焦在對象上的圖像,對高精度自動(dòng)聚焦的需求越來越大，因此需要能夠以更高精度、更高分辨率執(zhí)行位置檢測的編碼器。然而，在日本專利特開2011-99869和2007-47652的結(jié)構(gòu)中，難以執(zhí)行高精度、高分辨率的位置檢測。換句話說，由于存在雙面膠帶局部厚度的變化、在安裝標(biāo)尺時(shí)產(chǎn)生的標(biāo)尺應(yīng)變以及標(biāo)尺隨著溫度變化或濕度變化而脹縮所產(chǎn)生的應(yīng)變等因素，因此限制了要由反射圖案所保證的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種能夠以高精度、高分辨率執(zhí)行位置檢測的編碼器、鏡頭裝置和照相機(jī)。
[0006]作為本發(fā)明一個(gè)方面的編碼器，包括:配置成能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的圓筒；安裝到圓筒上的標(biāo)尺；以及配置成通過使用標(biāo)尺檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括:保持標(biāo)尺的固定保持部，配置成能沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺的標(biāo)尺保持部，以及配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部朝固定保持部的一側(cè)偏壓標(biāo)尺使得標(biāo)尺安裝到圓筒內(nèi)壁上的標(biāo)尺偏壓部。
[0007]作為本發(fā)明另一個(gè)方面的鏡頭裝置，包括:配置成可沿光軸方向移動(dòng)的透鏡；配置成圍繞光軸旋轉(zhuǎn)以沿光軸方向移動(dòng)透鏡的圓筒；安裝到圓筒上的標(biāo)尺；以及配置成通過使用標(biāo)尺檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括:保持標(biāo)尺的固定保持部，配置成能沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺的標(biāo)尺保持部，以及配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部朝固定保持部的一側(cè)偏壓標(biāo)尺使得標(biāo)尺安裝到圓筒內(nèi)壁上的標(biāo)尺偏壓部。
[0008]作為本發(fā)明另一個(gè)方面的照相機(jī)，包括:配置成可沿光軸方向移動(dòng)的透鏡；配置成對從透鏡獲得的物像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的圖像攝取元件；配置成圍繞光軸旋轉(zhuǎn)以沿光軸方向移動(dòng)透鏡的圓筒；安裝到圓筒上的標(biāo)尺；以及配置成通過使用標(biāo)尺檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括:保持標(biāo)尺的固定保持部，配置成能沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺的標(biāo)尺保持部，以及配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部朝固定保持部的一側(cè)偏壓標(biāo)尺使得標(biāo)尺安裝到圓筒內(nèi)壁上的標(biāo)尺偏壓部。[0009]通過下面參考附圖對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他特征和方面將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是實(shí)施例1中聚焦驅(qū)動(dòng)單元的主要部分的剖視圖。
[0011]圖2是實(shí)施例1中圖像攝取裝置的主要部分的剖視圖。
[0012]圖3是實(shí)施例1中可更換鏡頭的分解透視圖。
[0013]圖4是實(shí)施例1中聚焦透鏡單元的分解透視圖。
[0014]圖5是實(shí)施例1中凸輪筒單元的透視圖。
[0015]圖6A和6B是實(shí)施例1中聚焦透鏡單元的透視圖。
[0016]圖7A和7B是實(shí)施例1中聚焦單元的透視圖。
[0017]圖8是實(shí)施例1中聚焦驅(qū)動(dòng)單元的透視圖。
[0018]圖9是實(shí)施例1中聚焦驅(qū)動(dòng)單元的后視圖。
[0019]圖10是實(shí)施例1中聚焦驅(qū)動(dòng)單元的分解透視圖。
[0020]圖1lA和IlB是實(shí)施例1中編碼器的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖12A和12B是實(shí)施例1中薄膜標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖13是實(shí)施例1中第二軌跡的傳感器輸出的示例。
[0023]圖14A至14C是描述實(shí)施例1中信號同步的說明圖。
[0024]圖15是實(shí)施例1中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元周圍的主要部分的透視圖。
[0025]圖16是實(shí)施例1中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的側(cè)視圖。
[0026]圖17是實(shí)施例1中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的剖視圖。
[0027]圖18A和18B是沿實(shí)施例1中標(biāo)尺保持部的光軸方向的剖視圖。
[0028]圖19是實(shí)施例1中標(biāo)尺保持部的詳細(xì)剖視圖。
[0029]圖20是實(shí)施例1中標(biāo)尺保持板的透視圖。
[0030]圖21是描述了實(shí)施例1中薄膜標(biāo)尺的安裝和拆除的剖視圖。
[0031]圖22A至22C是描述了實(shí)施例1中薄膜標(biāo)尺的安裝和拆除的透視圖。
[0032]圖23是描述了實(shí)施例1中的傳感器頭及其周邊結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0033]圖24A至24D是實(shí)施例1中傳感器頭單元的透視圖。
[0034]圖25A和25B是實(shí)施例1中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元周圍的主要部分的后視圖。
[0035]圖26是實(shí)施例2中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的透視圖。
[0036]圖27是實(shí)施例2中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的側(cè)視圖。
[0037]圖28是實(shí)施例2中驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖中，相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表示，并省略其描述。
[0039][實(shí)施例1]
[0040]首先，參考圖2，描述本發(fā)明實(shí)施例1的圖像攝取裝置(光學(xué)裝置)。圖2是可更換鏡頭式數(shù)碼單鏡頭反光照相機(jī)(照相機(jī)本體)和可更換鏡頭(鏡頭裝置)的主要部分的剖視圖，它們構(gòu)成了本實(shí)施例中的圖像攝取裝置。但是，本實(shí)施例不限于此，也可以應(yīng)用于由照相機(jī)本體和鏡頭裝置一體形成的圖像攝取裝置(照相機(jī))。
[0041]在圖2中，附圖標(biāo)記I表示照相機(jī)，附圖標(biāo)記2表示可更換鏡頭。附圖標(biāo)記Ia表示照相機(jī)I的照相機(jī)安裝部，附圖標(biāo)記2a表示可更換鏡頭2的鏡頭安裝部。照相機(jī)安裝部Ia和鏡頭安裝部2a通過卡口連接而機(jī)械地連接和拆開，照相機(jī)I和可更換鏡頭2通過這些安裝部進(jìn)行電通信。附圖標(biāo)記3表示主反射鏡，附圖標(biāo)記4表示五棱鏡，附圖標(biāo)記5表示取景透鏡。通過可更換鏡頭2成像的物像在主反射鏡3上被反射，從而由五棱鏡4形成直立影像，這樣能夠通過取景透鏡5觀察到物像。附圖標(biāo)記6表示副反射鏡，附圖標(biāo)記7表示焦點(diǎn)檢測單元。對于由可更換鏡頭2成像的物像，穿過主反射鏡3的部分光束在副反射鏡6上被反射，進(jìn)而被引入到焦點(diǎn)檢測單元7。焦點(diǎn)檢測單元7配置成包括熟知的場鏡、二次成像透鏡和一對自動(dòng)聚焦傳感器，用以執(zhí)行所謂的相位差法焦點(diǎn)檢測。
[0042]附圖標(biāo)記8表示圖像攝取元件。圖像攝取元件8配置成包括(XD、CMOS等等,它是把通過可更換鏡頭2得到的對象的光強(qiáng)轉(zhuǎn)換成電信號的光電轉(zhuǎn)換元件，即執(zhí)行物像的光電轉(zhuǎn)換。圖像攝取元件8的傳感器表面和焦點(diǎn)檢測單元7的自動(dòng)聚焦傳感器的傳感器表面位于彼此共軛的位置。焦點(diǎn)檢測單元7能夠預(yù)先檢測圖像攝取元件8的合焦?fàn)顟B(tài)。附圖標(biāo)記9表示顯示面板。顯示面板9顯示從圖像攝取元件8得到的物像，以進(jìn)行確認(rèn)。顯示面板9還根據(jù)操作部(未示出)的操作執(zhí)行顯示，以確認(rèn)其他種類的圖像攝取信息或設(shè)定照相機(jī)的模式。
[0043]隨后，將描述可更換鏡頭2的圖像攝取光學(xué)系統(tǒng)。在圖2中，附圖標(biāo)記LI表示第一透鏡單元，附圖標(biāo)記L2表示第二透鏡單元，附圖標(biāo)記L3表示第三透鏡單元，附圖標(biāo)記L4表示第四透鏡單元，附圖標(biāo)記L5表示第五透鏡單元，附圖標(biāo)記L6表示第六透鏡單元。第一透鏡單元L1、第三透鏡單元L3、第五透鏡單元L5和第六透鏡單元L6是在光軸OA的方向(光軸方向)上固定的透鏡單元。另一方面，第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4沿光軸方向移動(dòng)以執(zhí)行合焦操作(聚焦)。在圖2中光軸OA的上側(cè)示出的第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4表示透鏡單元聚焦在無窮遠(yuǎn)處對象的狀態(tài)。另一方面，在光軸OA的下側(cè)示出的第二透鏡單元L2m和第四透鏡單元L4m表示透鏡單元聚焦在最小距離處的對象的狀態(tài)。附圖標(biāo)記10表示光闌，用于調(diào)節(jié)由可更換鏡頭2成像的對象的光強(qiáng)。
[0044]接著，參考圖3描述可更換鏡頭2的結(jié)構(gòu)。圖3是可更換鏡頭2的分解透視圖。附圖標(biāo)記11表示包括第一透鏡單元LI的第一透鏡單元，附圖標(biāo)記12表示包括第二透鏡單元L2的第二透鏡單元，附圖標(biāo)記13表示包括第三透鏡單元L3和光闌10的第三透鏡單元。附圖標(biāo)記14表示包括第四透鏡單元L4的第四透鏡單元，附圖標(biāo)記15表示包括第五透鏡單元L5和第六透鏡單元L6的第五透鏡單元。附圖標(biāo)記16表示具有透明窗16a的前側(cè)固定環(huán)單元。附圖標(biāo)記17表示后側(cè)固定環(huán)單元，附圖標(biāo)記18表示主基板，附圖標(biāo)記19表示鏡頭安裝單元。附圖標(biāo)記20表示包括第二透鏡單元12、第三透鏡單元13和第四透鏡單元14的聚焦單元，執(zhí)行合焦操作(聚焦)。附圖標(biāo)記20a表示設(shè)置在聚焦單元20上的手動(dòng)操作環(huán)。攝影者手動(dòng)地操作手動(dòng)操作環(huán)20a (執(zhí)行圍繞光軸的旋轉(zhuǎn)操作),這樣與手動(dòng)操作環(huán)20a —起移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)環(huán)26 (后面描述)能夠圍繞光軸旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，透鏡單元(第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4)可沿光軸方向移動(dòng)，因而能夠調(diào)節(jié)合焦?fàn)顟B(tài)。附圖標(biāo)記20b表示顯示對象距離的距離標(biāo)記。根據(jù)距離標(biāo)記20b，能夠通過前側(cè)固定環(huán)單元16的透明窗16a來確認(rèn)對象距離。
[0045]照相機(jī)I的控制器(未示出)根據(jù)焦點(diǎn)檢測單元7的輸出來檢測對象的合焦?fàn)顟B(tài)，并通過照相機(jī)安裝部Ia和鏡頭安裝部2a把鏡頭驅(qū)動(dòng)量發(fā)送給可更換鏡頭2。可更換鏡頭2根據(jù)設(shè)置在主基板18上的控制器的指令來執(zhí)行合焦操作。在完成合焦操作后，主反射鏡3和副反射鏡6從光路移開，使得能夠利用圖像攝取元件8得到拍攝圖像。
[0046]下面，參考圖4至7A和7B，詳細(xì)地描述聚焦單元20的結(jié)構(gòu)。圖4是聚焦透鏡單元23的分解透視圖。第二透鏡單元12包括在其周邊上的三個(gè)凸輪從動(dòng)銷12a，第三透鏡單元13包括在其周邊上的三個(gè)支撐銷13a，第四透鏡單元14包括在其周邊上的三個(gè)凸輪從動(dòng)銷14a。附圖標(biāo)記21表示在支撐各透鏡單元的同時(shí)引導(dǎo)各透鏡單元的引導(dǎo)筒。三個(gè)凸輪從動(dòng)銷12a由三個(gè)直槽21a支撐，以沿直線方向引導(dǎo)第二透鏡單元12。第三透鏡單元13支撐成經(jīng)三個(gè)支撐銷13a由三個(gè)孔21b固定。此外，三個(gè)凸輪從動(dòng)銷14a由三個(gè)直槽21c支撐，以沿直線方向引導(dǎo)第四透鏡單元14。
[0047]附圖標(biāo)記22表示被可旋轉(zhuǎn)地支撐在引導(dǎo)筒21內(nèi)側(cè)固定位置的凸輪筒。圖5是凸輪筒22 (凸輪筒單元)的透視圖。下文中，將共同地描述引導(dǎo)筒21和凸輪筒22。凸輪筒22具有用于防止第二透鏡單元12和第四透鏡單元14傾斜的三個(gè)凸輪槽22a和三個(gè)凸輪槽22c。附圖標(biāo)記22d表示使凸輪筒22相對于引導(dǎo)筒21旋轉(zhuǎn)的連接銷。如圖4所示，連接銷22d從沿圓周方向形成的槽21d朝外圓周突出。由于第三透鏡單元13被支撐并固定在引導(dǎo)筒21上，因此支撐銷13a的三個(gè)脫離槽22b設(shè)置在凸輪筒22上。
[0048]圖6A和6B是聚焦透鏡單元23的透視圖。圖6A是在圖2中光軸OA的上側(cè)示出的第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4聚焦在無窮遠(yuǎn)處對象上的狀態(tài)。另一方面，圖6B是在圖2中光軸OA的下側(cè)示出的第二透鏡單元L2和第四透鏡單元L4聚焦在最小距離處的對象上的狀態(tài)。圖7A和7B是沿聚焦單元20的兩個(gè)方向來看的透視圖。在圖7A和7B中，省略了手動(dòng)操作環(huán)20a和距離標(biāo)記20b。聚焦單元20配置成包括聚焦透鏡單元23和后述的聚焦驅(qū)動(dòng)單元24。通過聚焦驅(qū)動(dòng)單元24使聚焦透鏡單元23的連接銷22d旋轉(zhuǎn),從而執(zhí)行合焦操作(聚焦)。
[0049]接著，參考圖1和8至10，詳細(xì)地描述聚焦驅(qū)動(dòng)單元24的結(jié)構(gòu)。圖8是沿與圖7B相同的方向來看聚焦驅(qū)動(dòng)單元24的透視圖。圖9是聚焦驅(qū)動(dòng)單元24的后視圖。圖1是沿圖9示出的線A-A截取的聚焦驅(qū)動(dòng)單元24的主要部分的剖視圖。圖10是聚焦驅(qū)動(dòng)單元24的分解透視圖。
[0050]附圖標(biāo)記25表示驅(qū)動(dòng)基座，附圖標(biāo)記26表示可沿其圓周方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)環(huán)(筒)。附圖標(biāo)記27表示連接鍵，通過使用兩個(gè)螺釘將該連接鍵固定在驅(qū)動(dòng)環(huán)26上，并且連接鍵與如圖7B所示聚焦透鏡單元23的互鎖銷22d接合。附圖標(biāo)記28是手動(dòng)互鎖環(huán)，附圖標(biāo)記29表示滑動(dòng)環(huán)?；瑒?dòng)環(huán)29在其直徑上與驅(qū)動(dòng)基座25配合。手動(dòng)互鎖環(huán)28在其直徑上可旋轉(zhuǎn)地與滑動(dòng)環(huán)29配合。附圖標(biāo)記30表示USM互鎖環(huán)，附圖標(biāo)記31表示USM轉(zhuǎn)子，附圖標(biāo)記32表示包括加壓板簧的USM定子單元，附圖標(biāo)記33表示防止定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)。熟知的振動(dòng)波馬達(dá)由USM轉(zhuǎn)子31、USM定子單元32和防止定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)33構(gòu)成。USM互鎖環(huán)30和USM轉(zhuǎn)子31彼此一體地旋轉(zhuǎn)。
[0051]附圖標(biāo)記34表示由設(shè)置在驅(qū)動(dòng)環(huán)26圓周上的三個(gè)徑向軸26a可旋轉(zhuǎn)地支撐的三個(gè)差動(dòng)滾柱。通過包含在USM定子單元32內(nèi)的加壓板簧的加壓力把三個(gè)差動(dòng)滾柱34保持在手動(dòng)互鎖環(huán)28和USM互鎖環(huán)30之間，以沿光軸方向支撐驅(qū)動(dòng)環(huán)26。驅(qū)動(dòng)環(huán)26可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定位置，下面將描述旋轉(zhuǎn)軸的支撐結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。當(dāng)USM定子單元32使USM轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持在停止的手動(dòng)互鎖環(huán)28和轉(zhuǎn)動(dòng)的USM互鎖環(huán)30之間的差動(dòng)滾柱34在手動(dòng)互鎖環(huán)28上執(zhí)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以使驅(qū)動(dòng)環(huán)26旋轉(zhuǎn)。當(dāng)手動(dòng)互鎖環(huán)28旋轉(zhuǎn)時(shí)，差動(dòng)滾柱34在停止的USM互鎖環(huán)30上執(zhí)行滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，以使驅(qū)動(dòng)環(huán)26旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)互鎖環(huán)28與圖3的手動(dòng)操作環(huán)20a接合從而傳遞旋轉(zhuǎn)，手動(dòng)操作環(huán)20a能夠被手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)以使驅(qū)動(dòng)環(huán)26旋轉(zhuǎn)。換句話說，驅(qū)動(dòng)環(huán)26能夠總是被電動(dòng)地和手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)，其具有所謂的全時(shí)手動(dòng)結(jié)構(gòu)。
[0052]附圖標(biāo)記35表示構(gòu)成光學(xué)位置檢測編碼器的薄膜標(biāo)尺(標(biāo)尺)。薄膜標(biāo)尺35是具有簧片形狀和柔韌性的反射標(biāo)尺，其安裝到驅(qū)動(dòng)環(huán)26的內(nèi)壁上，即沿內(nèi)壁安裝。附圖標(biāo)記36表示構(gòu)成位置檢測編碼器的傳感器頭，附圖標(biāo)記37表示用于保持傳感器頭36的傳感器支架。通過傳感器支架37把傳感器頭36相對于薄膜標(biāo)尺35高精度地定位，從而一體地固定在驅(qū)動(dòng)基座25上。附圖標(biāo)記38表示引導(dǎo)滾柱。附圖標(biāo)記39表示引導(dǎo)滾柱38的旋轉(zhuǎn)軸，其把驅(qū)動(dòng)環(huán)26可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定位置。
[0053]接著，參考圖11A、11B、12A、12B、13以及14A至14C描述光學(xué)位置檢測編碼器的構(gòu)造和檢測原理。本實(shí)施例的編碼器是所謂的絕對編碼器，其能夠檢測絕對位置，但不限于此。術(shù)語“絕對位置”表示標(biāo)尺或附連于標(biāo)尺的驅(qū)動(dòng)環(huán)26相對于傳感器頭36的位置。作為除了檢測絕對位置的絕對編碼器之外的編碼器，還存在能夠檢測標(biāo)尺相對于傳感器頭隨時(shí)間的位移的編碼器。本發(fā)明的編碼器(標(biāo)尺)可以是這些編碼器中的任何一種。在本發(fā)明中，術(shù)語“驅(qū)動(dòng)環(huán)(即作為被檢測對象的圓筒)的位置”表示在旋轉(zhuǎn)方向的位置，并且根據(jù)該旋轉(zhuǎn)方向的位置產(chǎn)生指令信號。圖1lA和IlB是本實(shí)施例的光學(xué)編碼器的結(jié)構(gòu)圖，圖1lA和IlB分別示出了透視圖和剖視圖。為了更容易理解，使用在圓周方向展開的結(jié)構(gòu)描述本實(shí)施例。關(guān)于圖1lA和IlB中的坐標(biāo)軸，X軸方向表不圓周方向的展開方向，Y軸方向表不光軸方向，Z軸方向表不徑向方向。圖1lB是從X軸方向來看的剖視圖,其相當(dāng)于在與光軸OA垂直的平面上的截面。
[0054]薄膜標(biāo)尺35布置成面對傳感器頭36，即與傳感器頭36相對。薄膜標(biāo)尺35 —體地固定在驅(qū)動(dòng)環(huán)26上,并可沿作為光柵陣列方向的X軸方向移動(dòng)。附圖標(biāo)記36a表不配置成包括LED芯片的光源。附圖標(biāo)記36b和36c是兩個(gè)光電IC芯片,均包含信號處理電路。附圖標(biāo)記36d和36e是兩個(gè)受光兀件,配置成分別包括安裝在光電IC芯片36b和36c上的光電二極管陣列。附圖標(biāo)記36f表示印刷電路板，附圖標(biāo)記36g表示透明樹脂，附圖標(biāo)記36h表示保護(hù)玻璃。光源36a和光電IC芯片36b、36c安裝在印刷電路板36f上，并用透明樹脂36g模壓成型后在透明樹脂36g上覆蓋保護(hù)玻璃36h。
[0055]接著，參考圖12A和12B描述光學(xué)標(biāo)尺(薄膜標(biāo)尺35)的結(jié)構(gòu)。圖12A是薄膜標(biāo)尺35的總體結(jié)構(gòu)的視圖，圖12B是狹縫圖案的放大圖。狹縫圖案由反射薄膜形成。薄膜標(biāo)尺35具有軌跡，其包括第一軌跡35a和第二軌跡35b。第一軌跡35a設(shè)置在標(biāo)尺寬度方向的上側(cè)(參見圖12B)。第二軌跡35b設(shè)置在標(biāo)尺寬度方向的下側(cè)(參見圖12B)。第一軌跡35a的反射圖案是節(jié)距為Pl的周期圖案35c，第二軌跡35b的反射圖案是節(jié)距為比節(jié)距Pl稍寬的節(jié)距P2的周期圖案35d。利用這些節(jié)距中的每一個(gè)來得到游標(biāo)檢測信號的周期。圖案35d是在標(biāo)尺寬度方向具有等間隔缺損的圖案，即具有預(yù)定缺損周期的圖案。如圖12A所示，圖案35d配置成使得反射部的反射區(qū)域的寬度在移動(dòng)方向上變化。從光源36發(fā)出的光照射在薄膜標(biāo)尺35的反射圖案(圖案35c和35d)上。
[0056]照射在形成有圖案35c的第一軌跡35a上的光以及照射在形成有圖案35d的第二軌跡35b上的光被各自的圖案反射，從而進(jìn)入受光部36d和36e。根據(jù)相對于受光部36d上的入射光量而言的總輸出量來控制光源36a的發(fā)光量,使得受光部36d的輸出振幅保持在一定的值。結(jié)果，能夠得到這樣的結(jié)構(gòu)，其不受由于溫度環(huán)境、隨著時(shí)間而劣化等因素導(dǎo)致的光源36a發(fā)光效率變化帶來的影響。
[0057]圖13是對于第二軌跡35b的傳感器輸出的示例，其示出了相對于第二軌跡35b的反射圖案35d輸出的信號原始波形。如圖13所示，信號的振幅隨著對應(yīng)于上述缺損圖案的反射區(qū)域而變化，即隨著圖案的位置而變化。從受光部36d和36e (光電IC芯片36b和36c)得到的信號是相位彼此偏移90度的一對正弦波信號，分別對應(yīng)于圖案35c的節(jié)距Pl和圖案35d的節(jié)距P2。
[0058]接著，參考圖14A至14C描述檢測絕對位置的原理。圖14A至14C是描述了信號同步的說明圖，示出了信號振幅(從受光量轉(zhuǎn)換的電壓)和標(biāo)尺位置之間的關(guān)系。圖14C是下位信號(增量圖案)，它是通過對從光電IC芯片36b (受光部36d)得到的節(jié)距Pl的兩個(gè)正弦波信號(彼此的相位差為90度)執(zhí)行反正切轉(zhuǎn)換得到并在-π和+π之間重復(fù)的相位信號。類似地，從光電IC芯片36c (受光部36e)獲得具有節(jié)距P2的相位信號。通過使這些相位信號相減得到的信號是圖14B中示出的中位信號(游標(biāo))。由于中位信號是相位的差值信號，因此原始信號的誤差被放大，從而與下位信號的精度相比精度劣化。圖14A示出了上位信號，其對應(yīng)于圖13中示出的信號振幅。通過根據(jù)上位信號的輸出來指定中位信號的重復(fù)信號的數(shù)量以及然后根據(jù)中位信號的輸出來指定在中位信號的重復(fù)信號中下位信號的數(shù)量，得到絕對位置。當(dāng)?shù)谝卉壽E35a的圖案35c和第二軌跡35b的圖案35d的精度因某種原因劣化時(shí)，中位信號和下位信號可能會(huì)大大地劣化，這樣就不能執(zhí)行信號同步。因此，圖案35c和35d需要高精度地保持。
[0059]接著，參考圖15至17詳細(xì)描述驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的結(jié)構(gòu)。圖15是驅(qū)動(dòng)環(huán)單元周邊的主要部分的透視圖。在本實(shí)施例中，包括差動(dòng)滾柱34、連接鍵27以及薄膜標(biāo)尺35的保持部機(jī)構(gòu)(它們與驅(qū)動(dòng)環(huán)26 —體化)的結(jié)構(gòu)被稱為驅(qū)動(dòng)環(huán)單元。圖16是驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的側(cè)視圖，圖17是沿圖16中的線A-A的剖視圖。附圖標(biāo)記26b是固定突起部(固定保持部)，用于對設(shè)置于驅(qū)動(dòng)環(huán)26內(nèi)壁上的薄膜標(biāo)尺35的一個(gè)端部進(jìn)行圓周方向和徑向方向(福射方向)的位置管制(位置限制)。
[0060]附圖標(biāo)記40表示標(biāo)尺保持板(標(biāo)尺保持部)。標(biāo)尺保持板40配置成可沿驅(qū)動(dòng)環(huán)26的圓周方向(即圍繞光軸)移動(dòng)，并保持薄膜標(biāo)尺35。附圖標(biāo)記41表示管制(限制)標(biāo)尺保持板40在光軸方向的位置的滾珠。附圖標(biāo)記42表示標(biāo)尺偏壓彈簧(標(biāo)尺偏壓部)。標(biāo)尺偏壓彈簧42經(jīng)由標(biāo)尺保持板40沿驅(qū)動(dòng)環(huán)26的圓周方向偏壓薄膜標(biāo)尺35。在本實(shí)施例中，標(biāo)尺偏壓彈簧42是螺旋彈簧(壓縮螺旋彈簧)，但是本實(shí)施例不限于此。附圖標(biāo)記43表示防止標(biāo)尺偏壓彈簧42脫落的彈簧蓋。這樣，薄膜標(biāo)尺35的一個(gè)端部由設(shè)置在驅(qū)動(dòng)環(huán)26上的固定突起部26b保持，薄膜標(biāo)尺35的另一個(gè)端部在圓周方向被標(biāo)尺偏壓彈簧42偏壓，從而附連到驅(qū)動(dòng)環(huán)26的內(nèi)壁上。
[0061]接著，參考圖18A、18B、19和20描述包括標(biāo)尺保持板40的標(biāo)尺保持結(jié)構(gòu)。圖18A和18B是沿光軸方向的標(biāo)尺保持結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖18A和18B分別是沿圖17中的線B-B和C-C的剖視圖。圖19是標(biāo)尺保持結(jié)構(gòu)的詳細(xì)剖視圖，圖20是標(biāo)尺保持板40的透視圖。
[0062]標(biāo)尺偏壓彈簧42用作在驅(qū)動(dòng)環(huán)26的固定部26c和標(biāo)尺保持板40的彈簧接受部40a之間的支柱，從而向薄膜標(biāo)尺35的端部35e施加偏壓力。通過標(biāo)尺保持板40的突起部40b，防止了薄膜標(biāo)尺35的端部35e沿徑向脫落。這樣，突起部40b是徑向限制部，用于在薄膜標(biāo)尺35的保持狀態(tài)下限制薄膜標(biāo)尺35沿驅(qū)動(dòng)環(huán)26徑向的移動(dòng)。此外，設(shè)置在標(biāo)尺保持板40上的球形突起部40c抵接驅(qū)動(dòng)環(huán)26的內(nèi)壁，從而限制標(biāo)尺保持板40在徑向的位置。
[0063]標(biāo)尺保持板40具有在圓周方向形成的凹槽40d (第一凹槽)。驅(qū)動(dòng)環(huán)26具有在圓周方向形成的凹槽26d (第二凹槽)?？裳匕疾?0d和凹槽26d移動(dòng)的滾珠41設(shè)置在凹槽40d和凹槽26d之間。換句話說，該滾珠41被保持于在圓周方向形成于標(biāo)尺保持板40上的凹槽40d和在圓周方向形成于驅(qū)動(dòng)環(huán)26上的凹槽26d之間。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠使標(biāo)尺保持板40在圓周方向順暢運(yùn)動(dòng)，以及能夠防止標(biāo)尺保持板40在光軸方向的移動(dòng)。標(biāo)尺保持板40的端部40e通過設(shè)置并配合到驅(qū)動(dòng)環(huán)26的凹槽26e中而受限制。通過沿驅(qū)動(dòng)環(huán)26的徑向接觸(抵靠)階梯部26f，可以執(zhí)行薄膜標(biāo)尺35在光軸方向的定位。
[0064]根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，標(biāo)尺保持板40在能沿圓周方向移動(dòng)的情況下位置被限制，并且薄膜標(biāo)尺35在固定在驅(qū)動(dòng)環(huán)26內(nèi)壁上的情況下能夠用作支柱。由于薄膜標(biāo)尺35通過標(biāo)尺偏壓彈簧42的彈性力而固定，因此即使當(dāng)薄膜標(biāo)尺35因溫度變化、吸濕等因素而膨脹或收縮時(shí)，也不會(huì)施加過分的力。因此，第一軌跡35a的圖案35c和第二軌跡35b的圖案35d能夠高精度地保持。如果薄膜標(biāo)尺35的兩個(gè)端部都固定在驅(qū)動(dòng)環(huán)26上，則薄膜標(biāo)尺35會(huì)由于膨脹或收縮而產(chǎn)生應(yīng)變。結(jié)果，在圖14B和14C中示出的下位信號和中位信號的精度會(huì)過多地劣化從而不能使信號同步。
[0065]圖21是描述了薄膜標(biāo)尺35的安裝和拆下的剖視圖，示出了在與圖17相同位置的截面。標(biāo)尺保持板40沿逆時(shí)針方向(沿箭頭方向)縮回到突起部40b不會(huì)限制薄膜標(biāo)尺35的端部35e的位置。因此，薄膜標(biāo)尺35的端部35e在徑向方向(在內(nèi)徑方向)浮動(dòng)。
[0066]圖22A至22C是描述了薄膜標(biāo)尺35的安裝和拆除的透視圖。圖22A示出了薄膜標(biāo)尺35固定在驅(qū)動(dòng)環(huán)26上的狀態(tài)(薄膜標(biāo)尺35的保持狀態(tài))。圖22B示出了標(biāo)尺保持板40縮回的狀態(tài)(薄膜標(biāo)尺35的不受限制狀態(tài))。圖22C示出了與圖21相同的狀態(tài)。薄膜保持板40可移動(dòng)到解除位置，即不受限制位置(圖22B和22C)，在該位置，解除了突起部40b(徑向限制部)對薄膜標(biāo)尺35的限制。因此，薄膜標(biāo)尺35能夠容易地安裝到驅(qū)動(dòng)環(huán)26上和從驅(qū)動(dòng)環(huán)26上拆下。當(dāng)在標(biāo)尺保持板40上設(shè)置突起部40f時(shí)，用于使標(biāo)尺保持板40縮回的操作就更容易了，因此能夠提高把薄膜標(biāo)尺35安裝到驅(qū)動(dòng)環(huán)26上和從驅(qū)動(dòng)環(huán)26上拆下的操作性。此外，由于標(biāo)尺偏壓彈簧42配置成由螺旋彈簧構(gòu)成，因此能夠在充分確保標(biāo)尺保持板40的縮回量的同時(shí)把彈簧常數(shù)設(shè)定成較小。因此，即使在薄膜標(biāo)尺35膨脹或收縮時(shí)也能夠施加穩(wěn)定的偏壓力。
[0067]下面參考圖23描述傳感器頭36的結(jié)構(gòu)。圖23是描述了傳感器頭36及其周邊結(jié)構(gòu)的說明圖。在圖23中，從聚焦驅(qū)動(dòng)單元24省略了滑動(dòng)環(huán)29、手動(dòng)互鎖環(huán)28、驅(qū)動(dòng)環(huán)單元、USM互鎖環(huán)30和USM轉(zhuǎn)子31。附圖標(biāo)記44表示傳感器柔性印刷電路板，傳感器頭36安裝在該傳感器柔性印刷電路板44上。傳感器頭36和傳感器柔性印刷電路板44由傳感器支架37保持，這樣就構(gòu)成了檢測驅(qū)動(dòng)環(huán)26的位置的傳感器頭單元(檢測器)。[0068]下面參考圖1、23和24A描述傳感器頭36的定位。圖24A是傳感器頭單元的透視圖。把傳感器頭36相對于傳感器支架37定位，然后把傳感器頭36粘著固定在傳感器支架37上。優(yōu)選的是，粘著位置設(shè)定在用圖23中箭頭A指示的橢圓形虛線位置。傳感器柔性印刷電路板44和傳感器支架37彼此粘著固定，因而能夠防止因侵入傳感器頭36 (光學(xué)元件)的粘合劑導(dǎo)致的輸出劣化。通過把驅(qū)動(dòng)基座25的定位銷25a和25b分別配合在定位孔37a和長孔37b中，確定傳感器支架37的平面位置。通過使用兩個(gè)偏壓臂37c和兩個(gè)拉動(dòng)臂37d卡住驅(qū)動(dòng)基座25的安裝部(未示出)，固定傳感器支架37。
[0069]使用以下的方法執(zhí)行傳感器頭36和傳感器支架37之間的定位。換句話說，相對于光軸方向，傳感器頭36由在傳感器支架37的光軸基準(zhǔn)壁37e處設(shè)置于傳感器支架37上的彈簧37f偏壓。通過傳感器支架37的間隙基準(zhǔn)壁37g和37h來確定傳感器頭36相對于薄膜標(biāo)尺35的間隙方向。下面將描述偏壓部。此外，傳感器頭36接觸(抵接)基準(zhǔn)壁37i，以便確定傳感器頭36在檢測方向的位置。
[0070]下面將描述傳感器柔性印刷電路板44的結(jié)構(gòu)。圖24B、24C和24D是在安裝了傳感器頭36的傳感器柔性印刷電路板44固定到傳感器支架37上之前的狀態(tài)的透視圖。圖24B示出了在展開狀態(tài)下的傳感器柔性印刷電路板44。傳感器頭36在檢測方向的兩端具有連接端子(未示出)，前部的配線繞過部分44a以便被拉到部分44b。傳感器柔性印刷電路板44沿雙點(diǎn)劃線折疊。圖24C和24D示出了在折疊狀態(tài)下的傳感器柔性印刷電路板44。附圖標(biāo)記37j表示一體地設(shè)置在傳感器支架37上的偏壓彈簧。執(zhí)行組裝而形成為圖24A的狀態(tài)，這樣傳感器柔性印刷電路板44的折疊部(部分44a)在其側(cè)面之間被保持，從而在間隙基準(zhǔn)壁37g和37h上對傳感器頭36進(jìn)行定位。結(jié)果，能夠有效地利用在光軸方向和在間隙方向的空間。
[0071]圖25A和25B是驅(qū)動(dòng)環(huán)單元周圍的主要部分的后視圖。三對引導(dǎo)滾柱38和旋轉(zhuǎn)軸39相對于驅(qū)動(dòng)基座25以均等的角度(120度)布置。在本實(shí)施例中，術(shù)語“均等的”表示角度能夠被評價(jià)為基本上相等的角度(即大體上均等的角度)和完全均等的角度。上側(cè)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸39固定在驅(qū)動(dòng)基座25上。另一方面，下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸39相對于驅(qū)動(dòng)基座25沿向外的徑向被偏壓，其把驅(qū)動(dòng)環(huán)26可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定位置。附圖標(biāo)記45表示引導(dǎo)滾柱保持部，附圖標(biāo)記46表示壓縮螺旋彈簧。引導(dǎo)滾柱保持部45保持旋轉(zhuǎn)軸39，利用兩個(gè)壓縮螺旋彈簧46將該引導(dǎo)滾柱保持部相對于驅(qū)動(dòng)基座25向外偏壓。圖25A示出了透鏡單元聚焦在無窮遠(yuǎn)處對象的狀態(tài)，圖25B示出了透鏡單元聚焦在最小距離處對象的狀態(tài)。圖25A中用A表示的角度是連接鍵27變動(dòng)的范圍。受引導(dǎo)滾柱38限制的驅(qū)動(dòng)環(huán)26的內(nèi)壁是圖25A中用B表示的角度范圍，角度A和角度B相同。
[0072][實(shí)施例2]
[0073]接著，參考圖26至28描述本發(fā)明實(shí)施例2的驅(qū)動(dòng)環(huán)單元。圖26是驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的透視圖，圖27是驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的側(cè)視圖，圖28是驅(qū)動(dòng)環(huán)單元的剖視圖。圖28相當(dāng)于沿圖27中線A-A的剖視圖。附圖標(biāo)記47表示驅(qū)動(dòng)環(huán)，附圖標(biāo)記48表示標(biāo)尺保持板，附圖標(biāo)記49表示標(biāo)尺偏壓彈簧。標(biāo)尺偏壓彈簧49是拉伸螺旋彈簧，其相對于驅(qū)動(dòng)環(huán)47的固定部47a拉動(dòng)標(biāo)尺保持板48，從而偏壓薄膜標(biāo)尺35。此外，如圖27所示，標(biāo)尺偏壓彈簧49相對于標(biāo)尺保持板48傾斜地布置，因此偏壓了標(biāo)尺保持板48在光軸方向的游隙。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，并省略了對其的描述。[0074]根據(jù)上面描述的每個(gè)實(shí)施例，通過采用標(biāo)尺保持部件并經(jīng)由標(biāo)尺偏壓部件而將柔性標(biāo)尺元件一體地保持在圓筒部件的內(nèi)壁上，因此能夠提供以更高精度、更高分辨率執(zhí)行位置檢測的位置檢測編碼器。因此，根據(jù)上面描述的每個(gè)實(shí)施例，能夠提供以更高精度、更高分辨率執(zhí)行位置檢測的編碼器、鏡頭裝置和照相機(jī)。
[0075]盡管已經(jīng)參考示例性的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實(shí)施例。隨附權(quán)利要求的范圍應(yīng)給予最寬泛的解釋，以涵蓋所有修改、等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種編碼器，包括: 配置成能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的圓筒； 安裝到圓筒上的標(biāo)尺；以及 配置成通過使用標(biāo)尺來檢測圓筒位置的檢測器， 其特征在于，圓筒包括: 保持標(biāo)尺的固定保持部， 標(biāo)尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺，以及標(biāo)尺偏壓部，配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部把標(biāo)尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標(biāo)尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于，標(biāo)尺保持部包括在標(biāo)尺的保持狀態(tài)下限制標(biāo)尺在圓筒徑向移動(dòng)的徑向限制部，標(biāo)尺保持部能夠移動(dòng)到解除位置，在該解除位置解除了徑向限制部對標(biāo)尺的限制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的編碼器，其特征在于， 標(biāo)尺保持部包括沿圓周方向形成的第一凹槽， 圓筒包括沿圓周方向形成的第二凹槽，以及 在第一凹槽和第二凹槽之間設(shè)有能夠沿第一凹槽和第二凹槽移動(dòng)的滾珠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的編碼器，其特征在于，標(biāo)尺偏壓部是螺旋彈簧。
5.一種鏡頭裝置，包括: 配置成能夠沿光軸方向移動(dòng)的透鏡； 圓筒，配置成圍繞光軸旋轉(zhuǎn)以使透鏡沿光軸方向移動(dòng)； 安裝到圓筒上的標(biāo)尺；以及 配置成通過使用標(biāo)尺來檢測圓筒位置的檢測器， 其特征在于，圓筒包括: 保持標(biāo)尺的固定保持部， 標(biāo)尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺，以及標(biāo)尺偏壓部，配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部把標(biāo)尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標(biāo)尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。
6.一種照相機(jī)，包括: 配置成能夠沿光軸方向移動(dòng)的透鏡； 配置成對從透鏡得到的物像執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的圖像攝取元件； 圓筒，配置成圍繞光軸旋轉(zhuǎn)以使透鏡沿光軸方向移動(dòng)； 安裝到圓筒上的標(biāo)尺；以及 配置成通過使用標(biāo)尺來檢測圓筒位置的檢測器， 其特征在于，圓筒包括: 保持標(biāo)尺的固定保持部， 標(biāo)尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動(dòng)并保持標(biāo)尺，以及標(biāo)尺偏壓部，配置成經(jīng)由標(biāo)尺保持部把標(biāo)尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標(biāo)尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。
【文檔編號】G01D5/347GK103512597SQ201310254665
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】野口和宏 申請人:佳能株式會(huì)社