JPH11108694A - 光学式エンコーダおよびレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光学式エンコーダに関し、取り付
け誤差や経時変化にかかわらず、検出精度を一定に維持
することができる光学式エンコーダを提供する。 【解決手段】 発光手段１と、発光手段１により照射さ
れる測定光を、屈折作用によって明暗縞光に成形する第
１のスケール２と、該明暗縞光を部分的に透過する第２
のスケール３と、第２のスケール３を透過した明暗縞光
を光電変換する受光手段４と、発光手段１または受光手
段４を内部に含んで配置される第１の円筒５と、第１の
円筒５を内部に含んで配置される第２の円筒６とを備
え、２つの円筒の少なくとも一方は、その円筒軸を中心
に回動可能であり、第１のスケール２は２つの円筒のう
ち発光手段１に近い円筒の円筒面に形成され、第２のス
ケール３は２つの円筒のうち受光手段４に近い円筒の円
筒面に形成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式エンコーダ
に関し、特に、スケールを円筒面状に形成した光学式エ
ンコーダと、そのエンコーダを有するレンズ鏡筒とに関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、測長、測角用の光学式エンコー
ダとして、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダが知
られている。通常、光学式エンコーダは２枚のスケール
と、それを挟んで光源と受光素子とが配置される構成に
なっている。

【０００３】２枚のスケールのうち、被測定物としての
移動体または回転体に取り付けられ、被測定物と一体と
なって動くスケールをメインスケールと呼び、メインス
ケールに対向して、所定位置に固定されるスケールをイ
ンデックススケールと呼ぶ。

【０００４】メインスケールおよびインデックススケー
ルには、格子（スリット）が各々一定間隔に刻まれてお
り、メインスケールがインデックススケールに対して相
対的に移動すると、両スケールを透過する測定光の光量
が変化する。この光量の変化からメインスケールの移動
量、すなわち被測定物の変位量が検出される。光学式エ
ンコーダを利用した一例として、カメラのオートフォー
カス制御に用いた光学式エンコーダについて図１１を参
照して説明する。なお、図中のハッチングは、後述する
固定筒６０とエンコーダ保持部材７２とを特定するため
に施している。

【０００５】図１１において、カメラボディ５１とレン
ズ鏡筒５２とは、カメラボディ側バヨネットマウント５
３ａ、レンズ鏡筒側バヨネットマウント５３ｂによって
着脱可能に結合される。バヨネットマウント５３ａの近
傍にはカメラボディ側電気接点５４ａ、レンズ鏡筒側電
気接点５４ｂが複数設けられており、カメラボディ５１
とレンズ鏡筒５２とが結合されると、電気接点５４ａと
電気接点５４ｂとが接触し、カメラボディ５１とレンズ
鏡筒５２との間でレンズ情報等の電気信号の伝達が行わ
れる。

【０００６】カメラボディ５１内部には、カメラボディ
５１およびレンズ鏡筒５２の動作制御を行うＣＰＵ５５
と、ＣＰＵ５５の指示によりＡＦ制御、ズーム制御など
のレンズ動作制御等を行う制御回路５６が配置される。
制御回路５６は、電気接点５４ａ、５４ｂを介してレン
ズ鏡筒５２と接続される。さらに、カメラボディ５１内
部には電源５７が搭載されており、制御回路５６を経由
して、レンズ鏡筒５２に電力が供給される。この電力供
給や、信号の伝達は、例えば、フレキシブルプリント基
板等によって行われる。

【０００７】一方、レンズ鏡筒５２には、撮影用レンズ
５８が配置される。通常、撮影レンズ５８は複数枚、複
数群により構成されるが、説明を簡略化するため、ここ
では一枚のレンズのみを示す。

【０００８】撮影用レンズ５８は、移動枠５９に固定保
持され、移動枠５９は固定筒６０の内周に摺動可能に嵌
合されている。固定筒６０の外周には、回転筒６１が回
転自在に嵌合されており、回転筒６１の外周の一部には
ギヤ部６２が配置されている。レンズ鏡筒５２内部に
は、モータ６３が設置され、モータ６３の回転軸に固定
されたギヤ６４が、ギヤ部６２と噛合し、駆動力を伝達
して回転筒６１を回転駆動する。

【０００９】一方、移動枠５９にはピン６５が立てら
れ、固定筒６０に設けられた直進溝６６と、回転筒６１
に設けられたカム溝６７とに係合するように配置されて
いる。これにより、モータ６３によって回転筒６１が回
転すると、移動枠５９とともに撮影用レンズ５８はレン
ズ光軸方向に移動する。また、レンズ鏡筒５２内部に
は、撮影用レンズ５８の光軸方向の移動量を検出するた
めのエンコーダが設けられている。このエンコーダは、
発光素子６８（例えば、赤外光を発光するＬＥＤなど）
と、回転筒６１の側面（円筒面）に対して垂直に設けら
れたメインスケール６９と、固定筒６０の円筒面に対し
て垂直に設けられたインデックススケール７０と、受光
素子７１（例えば、入射光量に応じた光電流を出力する
シリコンフォトダイオード）とから構成される。

【００１０】図１２に示すように、メインスケール６９
は円環状または円弧状とし、メインスケール６９および
インデックススケール７０の格子は、格子の延長線が円
環または円弧の中心を通り、径の外側に行くほど格子の
間隔が広くなるような放射状の格子形状となっている。
この格子の面が、回転軸（撮影用レンズ５８の光軸）に
対して垂直の平面に含まれるように構成される。

【００１１】発光素子６８と受光素子７１とは、エンコ
ーダ保持部材７２に固定されており、エンコーダ保持部
材７２は、固定筒６０に取り付けられたＬ字状の板７３
に、ビス７４により固定されている。このような構成に
おいて、モータ６３によってギヤ部６２および回転筒６
１が回転すると、固定筒６０に切られた直進溝６６に沿
って、移動枠５９および撮影用レンズ５８が光軸方向に
移動する。エンコーダは、回転筒６１の回転量（メイン
スケール６９の回転量）を検出することで、撮影用レン
ズ５８の移動量を検出する。

【００１２】ところで、このような光学式エンコーダで
は、メインスケール６９とインデックススケール７０と
に位置ずれが生じると出力信号が変動し、移動量検出に
誤差が発生してしまう。このため、メインスケール６９
とインデックススケール７０との間隔（以下、「ギャッ
プ」という）を一定間隔に保つことが必要となる。メイ
ンスケール６９の光軸方向の動きは、固定筒６０に立て
られたピン８０と回転筒６１の円周方向に切られた円周
溝８１との係合部分で拘束されている。通常、この部分
は、撮影用レンズ５８の移動量を高精度に保つために、
ピン８０は移動可能ながらも、メインスケール６９の光
軸方向のがたつきは必要最小限に抑制されている。しか
しながら、実際には、がたつきが多少なりとも存在する
ため、ギャップの変動がわずかながら発生してしまう。
さらに、メインスケール６９からインデックススケール
７０に至るまでの間に介在している部品は、回転筒６
１、ピン８０、固定筒６０、板７３、エンコーダ保持部
材７２と５点あり、それぞれの部品の寸法公差、取り付
け精度をすべて足しあわせると、無調整のまま組み立て
たときのギャップの精度は、エンコーダとして機能する
のに必要な許容範囲を越えてしまう。このため、板７３
とエンコーダ保持部材７２との間を光軸方向に移動可能
とし、ギャップが許容範囲内に入ったところでビス７４
で両者を固定してギャップを調整するという調整工程が
必要になる。

【００１３】また、別の従来例としてこのギャップ調整
の工程を省略するエンコーダが、特開平３−１９７８２
０号公報により提案されている。このエンコーダでは、
メインスケールとインデックススケールとを、格子の刻
まれた部分と、この格子部より突出した突起部とを一体
的にアクリル材料でモールド成形し、メインスケールの
突起部にインデックススケールの突起部をバネで押しつ
けて接触させ、メインスケールの運動時には、突起部同
士が摺動するように構成している。これにより、ギャッ
プを常時、一定間隔に保つことができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
２つのエンコーダにおいては、メインスケールは径の外
側に行くほど格子の間隔が広くなるような放射状の格子
形状であることから、円筒状の回転物体の回転軸と、メ
インスケールの放射状の格子の中心とがずれると、受光
素子からの出力信号の振幅が低下し、検出精度が低下す
るいう問題点がある。以下、このようなずれを「シフ
ト」と呼ぶ。このシフトは、メインスケールの取り付け
時の偏心やインデックススケールの取り付け誤差によっ
て生じる。

【００１５】このシフトについて、図面を参照して説明
する。図１３(１)は、シフトがない状態で、図１３(２)
はシフトがある状態を示す。また、ハッチング部分は光
が通らない部分を示し、ハッチングのない部分は光が通
る部分を示している。図１３(１)(２)は、メインスケー
ル６９、インデックススケール７０を透過する光量が最
も多い状態（すなわち光の通る部分の面積が最も大きい
状態）を示している。図１３(１)と比較して図１３(２)
の状態では、光の通る部分の面積が小さくなる。インデ
ックススケール７０が、上方向にシフトしているため、
格子の中央部については光量の変動はないが、周辺部で
は格子が傾いているため透過部分が制限されてしまい、
透過光量が減少する。これにより、受光素子からの出力
信号の振幅が低下し、エンコーダによる移動量の検出精
度の低下、さらには測定不能となるおそれがある。

【００１６】また、特開平３−１９７８２０号公報のエ
ンコーダでは、ギャップを精度良く一定間隔に保つこと
ができるが、メインスケールとインデックススケールと
を摺動させていることから、摺動面の摩耗による経時変
化が起こり、検出精度が悪化した。また、摩擦力による
駆動源にかかる負荷が増大するため、より大きな駆動力
が必要となった。

【００１７】そこで、請求項１、２に記載の発明は、上
述の問題点を解決するために、取り付け誤差や経時変化
にかかわらず、検出精度を一定に維持することができる
光学式エンコーダを提供することを目的とする。また、
請求項３、４に記載の発明は、スケールの反りやうねり
による検出精度低下の影響を排除することができる光学
式エンコーダを提供することを目的とする。

【００１８】また、請求項５に記載の発明は、簡易な構
成で実現することができる光学式エンコーダを提供する
ことを目的とする。また、請求項６に記載の発明は、上
述の光学式エンコーダを搭載したレンズ鏡筒を提供する
ことを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１に記載
の発明の原理ブロック図である。

【００２０】請求項１に記載の発明は、測定光を照射す
る発光手段１と、発光手段１により照射される測定光
を、部分的に透過することによって明暗縞光に成形す
る、または屈折作用による重畳もしくは集光によって明
暗縞光に成形する第１のスケール２と、明暗縞光が入射
する位置に配置され、かつ該明暗縞光を部分的に透過す
る第２のスケール３と、第２のスケール３を透過した明
暗縞光を光電変換する受光手段４とを備えた光学式エン
コーダにおいて、発光手段１または受光手段４を内部に
含んで配置される第１の円筒５と、第１の円筒５を内部
に含んで配置される第２の円筒６とを備え、２つの円筒
の少なくとも一方はその円筒軸を中心に回動可能であ
り、第１のスケール２は、２つの円筒のうち発光手段１
に近い円筒に円筒面状に形成され、第２のスケール３
は、２つの円筒のうち受光手段４に近い円筒に円筒面状
に形成されることを特徴とする。

【００２１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光学式エンコーダにおいて、回動可能な円筒に形成さ
れるスケールは、該円筒と同心の円筒面状に湾曲してい
ることを特徴とする。

【００２２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、第１のス
ケール２本体は、発光手段１に近い円筒の円筒面に当接
して配置され、第１のスケール２本体を円筒面に圧着す
る弾性部材７を備えて構成する。請求項４に記載の発明
は、請求項１または請求項２に記載の光学式エンコーダ
において、第２のスケール３本体は、受光手段４に近い
円筒の円筒面に当接して配置され、第２のスケール３本
体を円筒面に圧着する弾性部材７を備えて構成する。

【００２３】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダにお
いて、発光手段１は、インコヒーレントな光源であるこ
とを特徴とする。請求項６に記載の発明は、請求項１な
いし請求項５のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ
を有するレンズ鏡筒であって、第１の円筒５および第２
の円筒６は、レンズ鏡筒内部に配置され、第１の円筒５
内部に収納される撮影レンズ８と、第１の円筒５と第２
の円筒６との相対的な回転運動に連動して、撮影レンズ
８を駆動するレンズ駆動機構９とを備えて構成する。

【００２４】（作用）請求項１に記載の光学式エンコー
ダでは、第２の円筒６の内部に、第１の円筒５が配置さ
れ、第１の円筒５の内部に、発光手段１または受光手段
４が配置される。第１の円筒５と第２の円筒６との少な
くとも一方は、その回転軸を中心に回動自在である。さ
らに、２つの円筒面には、各々スケールが円筒面状に湾
曲して形成されている。これにより、第１の円筒５と第
２の円筒６との相対的な回転量を検出することができ
る。なお、第１の円筒５および第２の円筒６は、完全な
円筒体である必要はなく、エンコーダとして機能すれ
ば、円筒面の一部が欠落していても構わない。

【００２５】請求項２に記載の光学式エンコーダでは、
回動可能な円筒に形成されるスケールは、その円筒と同
心の円筒面状に湾曲している。これにより、円筒が回動
しても、受光手段４には、常に明暗縞光が適正に入射す
る。なお、このときスケールは、円筒と同じ曲率で湾曲
する必要はない。請求項３に記載の光学式エンコーダで
は、第１のスケール２本体は、発光手段１に近い円筒の
円筒面に当接して配置されており、この状態で、弾性部
材７は、第１のスケール２本体を円筒面に沿って圧着し
ている。

【００２６】請求項４に記載の光学式エンコーダでは、
第２のスケール３本体は、受光手段４に近い円筒の円筒
面に当接して配置されており、この状態で、弾性部材７
は、第２のスケール３本体を円筒面に沿って圧着してい
る。請求項５に記載の光学式エンコーダでは、発光手段
１は、インコヒーレントな光源である。

【００２７】請求項６に記載のレンズ鏡筒では、第１の
円筒５および第２の円筒６の相対的な回転運動と、撮影
レンズ８の駆動とが連動しているため、円筒の相対的回
転量から撮影レンズ８の移動量が検出できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態を説明する。

【００２９】本発明の光学式エンコーダの実施形態とし
て、光学式エンコーダをオートフォーカス機能付きの一
眼レフカメラに利用した例について説明する。図２は、
本実施形態の構成図であり、図３は、本実施形態の斜視
図である。図２において、カメラボディ２１とレンズ鏡
筒２２とは、カメラボディ側バヨネットマウント２３
ａ、レンズ鏡筒側バヨネットマウント２３ｂによって着
脱可能に結合される。また、バヨネットマウント２３ａ
の近傍にはカメラボディ側電気接点２４ａ、レンズ鏡筒
側電気接点２４ｂが複数設けられており、カメラボディ
２１とレンズ鏡筒２２とが結合されると、電気接点２４
ａと電気接点２４ｂとが接触し、カメラボディ２１とレ
ンズ鏡筒２２との間でレンズ情報等の電気信号の伝達が
行われる。

【００３０】カメラボディ２１内部には、カメラボディ
２１およびレンズ鏡筒２２の動作制御を行うＣＰＵ２５
と、ＣＰＵ２５の指示によりＡＦ制御、ズーム制御など
のレンズ動作制御等を行う制御回路２６とが配置され
る。この制御回路２６は、電気接点２４ａおよび２４ｂ
を介してレンズ鏡筒２２と接続される。また、カメラボ
ディ２１内部には電源２７が搭載されており、制御回路
２６を経由して、レンズ鏡筒２２に電力が供給される。
この電力供給や、信号の伝達は、例えば、フレキシブル
プリント基板等によって行われる。

【００３１】一方、レンズ鏡筒２２には、撮影用レンズ
２８が配置される。撮影用レンズ２８は、移動枠２９に
固定保持され、移動枠２９は固定筒３０（請求項１に記
載の「第１の円筒」に対応する）の内周に摺動可能に嵌
合されている。固定筒３０の外周には、回転筒３１（請
求項１に記載の「第２の円筒」に対応する）が回転自在
に嵌合されており、回転筒３１の外周の一部にはギヤ部
３２が配置されている。レンズ鏡筒２２内部には、モー
タ３３が設置され、モータ３３の回転軸に固定されたギ
ヤ３４が、ギヤ部３２と噛合し、駆動力を伝達して回転
筒３１を回転駆動する。

【００３２】回転筒３１の光軸方向の動きは、固定筒３
０に立てられたピン４５と、回転筒３１の円周方向に切
られた円周溝４６との係合により拘束されている。一
方、移動枠２９にはピン３５が立てられ、固定筒３０に
設けられた直進溝３６と、回転筒３１に設けられたカム
溝３７とに係合するように配置されている。これによ
り、モータ３３によって回転筒３１が回転すると、移動
枠２９とともに撮影用レンズ２８は、固定筒３０に切ら
れた直進溝３６に沿って、レンズ光軸方向に移動する。

【００３３】また、レンズ鏡筒２２には、撮影用レンズ
２８の光軸方向の移動量を検出するためのエンコーダが
設けられている。このエンコーダは、発光素子３８（例
えば、赤外光を発するＬＥＤ）と、回転筒３１の円筒面
に設けられたメインスケール３９（請求項１に記載の
「第１のスケール」に対応する）、固定筒３０の円筒面
に設けられたインデックススケール４０（請求項１に記
載の「第２のスケール」に対応する）と、受光素子４１
（例えば、シリコンフォトダイオード）とから構成され
る。

【００３４】発光素子３８は、その光軸が撮影レンズ２
８の光軸と交わる方向に配設される。また、メインスケ
ール３９は、回転筒３１の曲率で湾曲しており、その形
状は円筒面状になる。メインスケール３９の固定筒３０
側の面には、格子部３９ａが形成される。この格子部３
９ａは、撮影レンズ２８の光軸を軸とする円筒面上にあ
り、円周方向に等間隔に格子が刻まれている。

【００３５】インデックススケール４０は、固定筒３０
の曲率で湾曲し、その形状は円筒面状になる。インデッ
クススケール４０の回転筒側の面には、格子部４０ａが
形成される。この格子部４０ａは、撮影レンズ２８の光
軸を円筒軸とする円筒面上にあり、円周方向に、メイン
スケール３９と間隔が同じ格子が等間隔に刻まれてい
る。

【００３６】また、図４（１）に示すように、回転筒３
１には当接面４２が形成されており、メインスケール３
９には、突部４３が形成されている。メインスケール３
９は、突部４３が当接面４２に嵌合するように配置され
ている。さらに、２つの板バネ４４（請求項３に記載の
「弾性部材」に対応する）が、回転筒３１の発光素子３
８側の面に設けられており、この板バネ４４がメインス
ケール３９の両側を押さえつけ、当接面４２に圧着して
いる。

【００３７】メインスケール３９およびインデックスス
ケール４０に刻まれる格子の形状については、エンコー
ダの検出原理によって種々のものが存在するが、本発明
は、その格子形状の種類を特に限定しない。ただし、こ
こでは、特開昭５９−６３５１７号公報で提案されてい
るマイクロプリズム式エンコーダを適用する。

【００３８】このマイクロプリズム式エンコーダの構成
と検出原理について、図５〜図７を参照して説明する。
図５に示すように、メインスケール３９の格子部３９ａ
として、メインスケール３９の受光素子４１側の面に
は、断面が山形のマイクロプリズムが形成されている。
このマイクロプリズムの形成方法としては、例えばアク
リル等の光学部品に用いられるプラスチック材料をモー
ルド成形して製作する。

【００３９】また、インデックススケール４０の格子部
４０ａとして、インデックススケール４０のメインスケ
ール３９側の面には、光を透過する透過部と、光を遮断
する遮光部（図中ハッチング部分）とが等間隔に、マイ
クロプリズムのピッチと同じピッチで形成されている。
この形成方法としては、ガラスまたはプラスチックのス
ケール材料の表面に、クロムを蒸着したり、またはパタ
ーンを印刷したフィルムを貼るなどの方法で製作する。
さらに、スケールのピッチよりもエンコーダの分解能を
向上させるために、インデックススケール４０の上側と
下側とでは、透過部の位相を９０゜ずらして形成する。

【００４０】受光素子４１として、４１ａ、４１ｂの２
つの受光素子が配置されており、受光素子４１ａは、イ
ンデックススケール４０の上側の透過部を透過した光
を、受光素子４１ｂは、インデックススケール４０の下
側の透過部を透過した光を受光し、受光信号はそれぞれ
のプリアンプを介して波形整形回路に入力される。次
に、検出原理について説明する。発光素子３８から発す
る光は平行光束に近い状態でメインスケール３９に入射
する。図６（１）に示すように、光はメインスケール３
９のマイクロプリズムで屈折され、図中ハッチングを施
したように進む。メインスケールから距離Ｄのところで
光は重畳し、スケールのピッチをＰとすると、ほぼＰ／
２の幅で明部と暗部とを交互に形成する。インデックス
スケール４０にはＰ／２の幅で透過部と遮光部とが交互
に形成されており、インデックススケール４０の透過部
に入った光は、そのまま透過部を透過して受光素子４１
に達し、遮光部に入った光は反射、散乱等により受光素
子４１には達しない。

【００４１】メインスケール３９とインデックススケー
ル４０とを透過した光は受光素子４１で受光され、受光
素子４１はその光量にほぼ比例した光電流を発生する。
このとき、メインスケール３９が移動すれば、インデッ
クススケール４０の透過部に入る光の量、すなわち受光
素子４１に達する光の量は三角波状に変化し、受光素子
４１はそれに比例した光電流を出力する。しかしなが
ら、実際には、光束が完全な平行光束でない等の理由に
より、図６（２）に示すように受光素子４１から出力さ
れる光電流信号は正弦波状になる。

【００４２】受光素子４１ａ、４１ｂからの２つの信号
（図７(１)(２)）が、プリアンプでそれぞれ増幅され、
波形整形回路において、パルス波に変換される（図７
(３)(４)）。ＣＰＵ２５がパルス波の発生数をカウント
することによりメインスケール３９の回転量（すなわち
回転筒３１の回転量）が検出され、撮影用レンズ２８の
移動量が測定される。

【００４３】なお、メインスケール３９およびインデッ
クススケール４０は、実際には前述したように回転筒３
１、固定筒３０の円筒面の曲率で湾曲している。しかし
ながら、スケールピッチに対する曲率はわずかであり、
拡大すれば平面ととらえても差し支えない。ところで、
一般に、レンズ鏡筒の固定筒３０と、カム溝３７が切ら
れている回転筒３１とは、レンズ駆動量の精度を確保す
るために、現品合わせ加工などの方法により厳しい精度
で嵌合されていることが多く、レンズ光軸垂直面内の嵌
合ガタは元々小さく抑えられている。さらに、図２に示
すように本実施形態のエンコーダでは、メインスケール
３９とインデックススケール４０との間に介在する部品
が回転筒３１と固定筒３０の２点であり、図１１に示し
た従来のエンコーダよりも部品点数を削減することがで
きる。したがって、取り付け精度等によって発生するギ
ャップを、調整不要のレベルまで軽減することができ
る。

【００４４】また、メインスケール３９をプラスチック
材料で製作した場合、メインスケール３９は、回転筒３
１に設けられる当接面４２の径と同じ径で出来上がるこ
とが望ましいが、実際には反りやうねりなどが生じて、
当接面４２と同じ径にならない場合がある。この場合、
回転筒３１の回転中にギャップが変動し、エンコーダ出
力波形が乱れる原因となる。そこで、前述したようにメ
インスケール３９を板バネ４４で当接面４２へ押しつけ
るように付勢して、メインスケール３９の弾性変形によ
りスケールを均し、反りやうねりを抑制する。これによ
りギャップを一定精度に確保することができる。

【００４５】また、本実施形態では、メインスケール３
９の格子（山形のマイクロプリズム）は、回転筒３１の
回転軸に平行であり、図１２に示した従来のロータリエ
ンコーダの格子のように、放射状でパターンが外へ向か
うほど間隔が広くなることがない。これを図８、図９を
用いて具体的に説明する。図８において、（Ａ）はイン
デックススケール４０による明暗部のパターンを示して
おり、（Ｂ）はメインスケール３９による明暗部のパタ
ーンを示している。なお、ハッチング部分は光が通らな
い部分を示し、ハッチングのない部分は光が通る部分を
示している。また、ここでは説明を簡略化するために、
インデックススケール４０による明暗部のパターンは単
純な明暗縞とし、透過部の９０゜位相ずれは考慮しな
い。

【００４６】図８に示すように、メインスケール３９お
よびインデックススケール４０を透過する光の幅は一定
間隔を保っている。このとき、回転筒３１のスラスト方
向（撮影用レンズ２８の光軸方向）のガタつきや取り付
け精度によって、図９に示すように、光軸方向にメイン
スケール３９とインデックススケール４０とが相対的に
シフトする場合がある。しかしながら、この場合におい
ても両スケールの光を透過する部分の面積は変わること
がないため、シフトによる光電流の振幅低下は発生せ
ず、エンコーダの検出精度低下を回避することができ
る。換言すれば、シフト方向の取り付け要求精度を緩和
させることができる。

【００４７】このように、本実施形態の光学式エンコー
ダでは、メインスケール３９が回転筒３１の円筒面に円
筒面状に取り付けられ、かつインデックススケール４０
が固定筒３０の円筒面に円筒面状に取り付けられている
ため、スケールの取り付け誤差等による検出精度の悪化
を最小限に抑えることができる。なお、発光素子３８、
メインスケール３９、インデックススケール４０、受光
素子４１の配置関係は、本実施形態の配置関係に限定さ
れるものではなく、固定筒３０にメインスケール３９を
取り付け、回転筒３１にインデックススケール４０を取
り付け、固定筒３０内部に発光素子３８を配置し、回転
筒３１外部に受光素子４１を配置してもよい。

【００４８】また、本実施形態で使用する板バネ４４
は、メインスケール３９を圧着させてスケールの反りや
うねりを抑制することができれば、その形状材質、配置
位置、数量は限定されるものではない。さらに、本実施
形態では、回転筒３１に当接面４２を設けて、メインス
ケール３９を嵌合したが、スケールの形成方法はそれに
限定されるものではない。例えば、回転筒３１が光を透
過する材料で構成されていれば、回転筒３１に当接面４
２を設けずに、メインスケール３９を直接回転筒３１の
表面に取り付けて圧着してもよい。また、回転筒３１が
メインスケール３９と同一材質なら、円筒面に直接スケ
ールを形成してもよい。

【００４９】なお、メインスケール３９に限らず、イン
デックススケール４０についても板バネ４４を用いて圧
着してもよい。例えば、図４（２）に示すように、固定
筒３０に当接面を形成し、インデックススケール４０を
嵌合して、両側を板バネ４４で圧着してもよい。また、
本実施形態では、メインスケール３９は回転筒３１と同
じ曲率で湾曲しているが、それに限定されるものではな
い。図１０（１）に示すように、本実施形態のメインス
ケール３９は、回転筒３１と同じ曲率の円筒面状に湾曲
している。しかしながら、例えば、図１０（２）に示す
ように、メインスケール３９を回転筒３１の外周に沿っ
て設けてもよい。このとき、メインスケール３９は回転
筒３１と同心の円筒面状になり、曲率は回転筒３１より
小さくなる。具体的な構成としては、図１０（３）に示
すように、回転筒３１の外側に突起部を設けてメインス
ケール３９を嵌合し、板バネ４４で押さえつけ、回転筒
３１の外部にメインスケール３９を設けている。なお、
回転筒３１の内部にメインスケール３９を設けることも
当然可能である。

【００５０】また、メインスケール３９と同様に、イン
デックススケール４０のパターン面（格子部）を固定筒
３０の外周面上ではなく、外周面より内側や外側に配置
してもよい。なお、メインスケール３９を回転筒３１の
円筒面より外側または内側に設けることで設計の自由度
が向上する。すなわち、メインスケール３９とインデッ
クススケール４０との間隔は、光源の特性やスケールピ
ッチなどの条件により最適な量が決まり、その間隔を保
つことが重要になる。このとき、メインスケール３９
を、回転筒３１と同心の円筒面状に配置することによ
り、設計上最適なスケール間隔を実現することができ
る。

【００５１】

【発明の効果】請求項１、２に記載の光学式エンコーダ
では、第１のスケールおよび第２のスケールが、第１の
円筒、第２の円筒に円筒面状に形成されている。従来の
エンコーダでは、格子形状が放射状であったため、いわ
ゆるシフトによる出力信号の振幅低下が懸念されたが、
本発明ではこのシフトによる検出精度低下を回避するこ
とができる。

【００５２】また、第１のスケールと第２のスケールと
を摺動させていないため、摺動面の摩耗による経時変化
がなく、長期間の使用でも検出精度を一定精度に維持す
ることができる。さらに、摺動による負荷がないため、
スケールの駆動源を小型化することができる。請求項
３、４に記載の光学式エンコーダでは、弾性部材によっ
てスケールを円筒面に圧着することにより、スケールに
生じる反りやうねりを押さえつけて抑制している。これ
により、反りやうねりによる検出誤差を回避することが
できる。また、多少の反りやうねりがあってもエンコー
ダとして使用することができるので、スケール製造の歩
留まりを向上させることができる。

【００５３】請求項５に記載の光学式エンコーダでは、
測定光を部分的に透過して、または重畳もしくは集光し
て明暗縞光を作り出し、その光量の変動に基づいて移動
量を検出している。したがって、レーザ共振器を備えた
レーザダイオードのようなコヒーレントな光源である必
要はなく、発光ダイオードのような簡易な構成の光源で
エンコーダを実現することができる。請求項６に記載の
レンズ鏡筒は、本発明の光学式エンコーダを有している
ため、撮影レンズの移動量を検出する際、シフトによる
検出精度の低下を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の原理ブロック図であ
る。

【図２】本実施形態の構成図である。

【図３】本実施形態の斜視図である。

【図４】スケールの圧着を説明する図である。

【図５】マイクロプリズム式エンコーダの構成図であ
る。

【図６】マイクロプリズム式エンコーダの動作原理を説
明する図である。

【図７】受光素子の出力を表す図である。

【図８】本実施形態のシフトによる影響を説明する図
（１）である。

【図９】本実施形態のシフトによる影響を説明する図
（２）である。

【図１０】別のエンコーダを説明する図である。

【図１１】従来のエンコーダを利用したカメラの構成図
である。

【図１２】従来のエンコーダの構成図である。

【図１３】従来のエンコーダのシフトによる影響を説明
する図である。

【符号の説明】

１ 発光手段 ２ 第１のスケール ３ 第２のスケール ４ 受光手段 ５ 第１の円筒 ６ 第２の円筒 ７ 弾性部材 ８ 撮影レンズ ９ レンズ駆動機構 ２１、５１ カメラボディ ２２、５２ レンズ鏡筒２２ ２３ａ、２３ｂ、５３ａ、５３ｂ バヨネットマウント ２４ａ、２４ｂ、５４ａ、５４ｂ 電気接点 ２５、５５ ＣＰＵ ２６、５６ 制御回路 ２７、５７ 電源 ２８、５８ 撮影用レンズ ２９、５９ 移動枠 ３０、６０ 固定筒 ３１、６１ 回転筒 ３２、６２ ギヤ部 ３３、６３ モータ ３４、６４ ギヤ ３５、６５、４５、８０ ピン ３６、６６ 直進溝 ３７、６７ カム溝 ３８、６８ 発光素子 ３９、６９ メインスケール ３９ａ、４０ａ 格子部 ４０、７０ インデックススケール ４１、７１ 受光素子 ４２ 当接面 ４３ 突部 ４４ 板バネ ４６、８１ 円周溝 ７２ エンコーダ保持部材 ７３ 板 ７４ ビス

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定光を照射する発光手段と、 前記発光手段により照射される測定光を、部分的に透過
   することによって明暗縞光に成形する、または屈折作用
   による重畳もしくは集光によって明暗縞光に成形する第
   １のスケールと、 前記明暗縞光が入射する位置に配置され、かつ該明暗縞
   光を部分的に透過する第２のスケールと、 前記第２のスケールを透過した明暗縞光を光電変換する
   受光手段とを備えた光学式エンコーダにおいて、 前記発光手段または前記受光手段を内部に含んで配置さ
   れる第１の円筒と、 前記第１の円筒を内部に含んで配置される第２の円筒と
   を備え、 前記２つの円筒の少なくとも一方はその円筒軸を中心に
   回動可能であり、 前記第１のスケールは、前記２つの円筒のうち前記発光
   手段に近い円筒に円筒面状に形成され、 前記第２のスケールは、前記２つの円筒のうち前記受光
   手段に近い円筒に円筒面状に形成されることを特徴とす
   る光学式エンコーダ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光学式エンコーダにお
   いて、 前記回動可能な円筒に形成されるスケールは、該円筒と
   同心の円筒面状に湾曲していることを特徴とする光学式
   エンコーダ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光学式
   エンコーダにおいて、 前記第１のスケール本体は、前記発光手段に近い円筒の
   円筒面に当接して配置され、 前記第１のスケール本体を前記円筒面に圧着する弾性部
   材を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の光学式
   エンコーダにおいて、 前記第２のスケール本体は、前記受光手段に近い円筒の
   円筒面に当接して配置され、 前記第２のスケール本体を前記円筒面に圧着する弾性部
   材を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
   に記載の光学式エンコーダにおいて、 前記発光手段は、インコヒーレントな光源であることを
   特徴とする光学式エンコーダ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
   に記載の光学式エンコーダを有するレンズ鏡筒であっ
   て、 前記第１の円筒および第２の円筒は、レンズ鏡筒内部に
   配置され、 前記第１の円筒内部に収納される撮影レンズと、 前記第１の円筒と前記第２の円筒との相対的な回転運動
   に連動して、前記撮影レンズを駆動するレンズ駆動機構
   とを備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。