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、安裝到圓筒上的標尺以及配置成通過使用標尺來檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括：保持標尺的固定保持部；標尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺，以及標尺偏壓部，配置成經(jīng)由標尺保持部把標尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。本發(fā)明還涉及鏡頭裝置和照相機。
【專利說明】編碼器、鏡頭裝置和照相機
【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)有諸如具有自動聚焦(AF)功能的鏡頭裝置或照相機之類的光學(xué)裝置。通過用于檢測對象合焦狀態(tài)的焦點檢測系統(tǒng)、用于移動聚焦透鏡以在圖像攝取元件上形成物像的透鏡驅(qū)動系統(tǒng)以及用于控制焦點檢測系統(tǒng)和透鏡驅(qū)動系統(tǒng)的自動聚焦控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)自動聚焦功能。焦點檢測系統(tǒng)利用相位差法、對比法等方法執(zhí)行焦點檢測。透鏡驅(qū)動系統(tǒng)具有用于檢測聚焦透鏡位置的編碼器。自動聚焦控制系統(tǒng)根據(jù)編碼器的輸出來控制聚焦透鏡的運動。
[0003]日本專利特開2011-99869和2007-47652公開了包括反射標尺的光學(xué)編碼器。通過使用雙面膠帶將該反射標尺粘著固定在標尺支撐體(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、在安裝標尺時產(chǎn)生的標尺應(yīng)變以及標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。
[0006]作為本發(fā)明一個方面的編碼器，包括:配置成能沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的圓筒；安裝到圓筒上的標尺；以及配置成通過使用標尺檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括:保持標尺的固定保持部，配置成能沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺的標尺保持部，以及配置成經(jīng)由標尺保持部朝固定保持部的一側(cè)偏壓標尺使得標尺安裝到圓筒內(nèi)壁上的標尺偏壓部。
[0007]作為本發(fā)明另一個方面的鏡頭裝置，包括:配置成可沿光軸方向移動的透鏡；配置成圍繞光軸旋轉(zhuǎn)以沿光軸方向移動透鏡的圓筒；安裝到圓筒上的標尺；以及配置成通過使用標尺檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括:保持標尺的固定保持部，配置成能沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺的標尺保持部，以及配置成經(jīng)由標尺保持部朝固定保持部的一側(cè)偏壓標尺使得標尺安裝到圓筒內(nèi)壁上的標尺偏壓部。
[0008]作為本發(fā)明另一個方面的照相機，包括:配置成可沿光軸方向移動的透鏡；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)以沿光軸方向移動透鏡的圓筒；安裝到圓筒上的標尺；以及配置成通過使用標尺檢測圓筒位置的檢測器，圓筒包括:保持標尺的固定保持部，配置成能沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺的標尺保持部，以及配置成經(jīng)由標尺保持部朝固定保持部的一側(cè)偏壓標尺使得標尺安裝到圓筒內(nèi)壁上的標尺偏壓部。[0009]通過下面參考附圖對示例性實施例的描述，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是實施例1中聚焦驅(qū)動單元的主要部分的剖視圖。
[0011]圖2是實施例1中圖像攝取裝置的主要部分的剖視圖。
[0012]圖3是實施例1中可更換鏡頭的分解透視圖。
[0013]圖4是實施例1中聚焦透鏡單元的分解透視圖。
[0014]圖5是實施例1中凸輪筒單元的透視圖。
[0015]圖6A和6B是實施例1中聚焦透鏡單元的透視圖。
[0016]圖7A和7B是實施例1中聚焦單元的透視圖。
[0017]圖8是實施例1中聚焦驅(qū)動單元的透視圖。
[0018]圖9是實施例1中聚焦驅(qū)動單元的后視圖。
[0019]圖10是實施例1中聚焦驅(qū)動單元的分解透視圖。
[0020]圖1lA和IlB是實施例1中編碼器的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖12A和12B是實施例1中薄膜標尺的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖13是實施例1中第二軌跡的傳感器輸出的示例。
[0023]圖14A至14C是描述實施例1中信號同步的說明圖。
[0024]圖15是實施例1中驅(qū)動環(huán)單元周圍的主要部分的透視圖。
[0025]圖16是實施例1中驅(qū)動環(huán)單元的側(cè)視圖。
[0026]圖17是實施例1中驅(qū)動環(huán)單元的剖視圖。
[0027]圖18A和18B是沿實施例1中標尺保持部的光軸方向的剖視圖。
[0028]圖19是實施例1中標尺保持部的詳細剖視圖。
[0029]圖20是實施例1中標尺保持板的透視圖。
[0030]圖21是描述了實施例1中薄膜標尺的安裝和拆除的剖視圖。
[0031]圖22A至22C是描述了實施例1中薄膜標尺的安裝和拆除的透視圖。
[0032]圖23是描述了實施例1中的傳感器頭及其周邊結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0033]圖24A至24D是實施例1中傳感器頭單元的透視圖。
[0034]圖25A和25B是實施例1中驅(qū)動環(huán)單元周圍的主要部分的后視圖。
[0035]圖26是實施例2中驅(qū)動環(huán)單元的透視圖。
[0036]圖27是實施例2中驅(qū)動環(huán)單元的側(cè)視圖。
[0037]圖28是實施例2中驅(qū)動環(huán)單元的剖視圖。
【具體實施方式】
[0038]下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。圖中，相同的元件用相同的附圖標記表示，并省略其描述。
[0039][實施例1]
[0040]首先，參考圖2，描述本發(fā)明實施例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(照相機本體)和可更換鏡頭(鏡頭裝置)的主要部分的剖視圖，它們構(gòu)成了本實施例中的圖像攝取裝置。但是，本實施例不限于此，也可以應(yīng)用于由照相機本體和鏡頭裝置一體形成的圖像攝取裝置(照相機)。
[0041]在圖2中，附圖標記I表示照相機，附圖標記2表示可更換鏡頭。附圖標記Ia表示照相機I的照相機安裝部，附圖標記2a表示可更換鏡頭2的鏡頭安裝部。照相機安裝部Ia和鏡頭安裝部2a通過卡口連接而機械地連接和拆開，照相機I和可更換鏡頭2通過這些安裝部進行電通信。附圖標記3表示主反射鏡，附圖標記4表示五棱鏡，附圖標記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。附圖標記6表示副反射鏡，附圖標記7表示焦點檢測單元。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，進而被引入到焦點檢測單元7。焦點檢測單元7配置成包括熟知的場鏡、二次成像透鏡和一對自動聚焦傳感器，用以執(zhí)行所謂的相位差法焦點檢測。
[0042]附圖標記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檢測單元7的自動聚焦傳感器的傳感器表面位于彼此共軛的位置。焦點檢測單元7能夠預(yù)先檢測圖像攝取元件8的合焦狀態(tài)。附圖標記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，以進行確認。顯示面板9還根據(jù)操作部(未示出)的操作執(zhí)行顯示，以確認其他種類的圖像攝取信息或設(shè)定照相機的模式。
[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，附圖標記LI表示第一透鏡單元，附圖標記L2表示第二透鏡單元，附圖標記L3表示第三透鏡單元，附圖標記L4表示第四透鏡單元，附圖標記L5表示第五透鏡單元，附圖標記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。
[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。附圖標記11表示包括第一透鏡單元LI的第一透鏡單元，附圖標記12表示包括第二透鏡單元L2的第二透鏡單元，附圖標記13表示包括第三透鏡單元L3和光闌10的第三透鏡單元。附圖標記14表示包括第四透鏡單元L4的第四透鏡單元，附圖標記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。附圖標記16表示具有透明窗16a的前側(cè)固定環(huán)單元。附圖標記17表示后側(cè)固定環(huán)單元，附圖標記18表示主基板，附圖標記19表示鏡頭安裝單元。附圖標記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)。附圖標記20a表示設(shè)置在聚焦單元20上的手動操作環(huán)。攝影者手動地操作手動操作環(huán)20a (執(zhí)行圍繞光軸的旋轉(zhuǎn)操作),這樣與手動操作環(huán)20a —起移動的驅(qū)動環(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，因而能夠調(diào)節(jié)合焦狀態(tài)。附圖標記20b表示顯示對象距離的距離標記。根據(jù)距離標記20b，能夠通過前側(cè)固定環(huán)單元16的透明窗16a來確認對象距離。
[0045]照相機I的控制器(未示出)根據(jù)焦點檢測單元7的輸出來檢測對象的合焦狀態(tài)，并通過照相機安裝部Ia和鏡頭安裝部2a把鏡頭驅(qū)動量發(fā)送給可更換鏡頭2?？筛鼡Q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凸輪從動銷12a，第三透鏡單元13包括在其周邊上的三個支撐銷13a，第四透鏡單元14包括在其周邊上的三個凸輪從動銷14a。附圖標記21表示在支撐各透鏡單元的同時引導(dǎo)各透鏡單元的引導(dǎo)筒。三個凸輪從動銷12a由三個直槽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)三個支撐銷13a由三個孔21b固定。此外，三個凸輪從動銷14a由三個直槽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傾斜的三個凸輪槽22a和三個凸輪槽22c。附圖標記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的兩個方向來看的透視圖。在圖7A和7B中，省略了手動操作環(huán)20a和距離標記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)動單元24。通過聚焦驅(qū)動單元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，詳細地描述聚焦驅(qū)動單元24的結(jié)構(gòu)。圖8是沿與圖7B相同的方向來看聚焦驅(qū)動單元24的透視圖。圖9是聚焦驅(qū)動單元24的后視圖。圖1是沿圖9示出的線A-A截取的聚焦驅(qū)動單元24的主要部分的剖視圖。圖10是聚焦驅(qū)動單元24的分解透視圖。
[0050]附圖標記25表示驅(qū)動基座，附圖標記26表示可沿其圓周方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動環(huán)(筒)。附圖標記27表示連接鍵，通過使用兩個螺釘將該連接鍵固定在驅(qū)動環(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。附圖標記28是手動互鎖環(huán)，附圖標記29表示滑動環(huán)?；瑒迎h(huán)29在其直徑上與驅(qū)動基座25配合。手動互鎖環(huán)28在其直徑上可旋轉(zhuǎn)地與滑動環(huán)29配合。附圖標記30表示USM互鎖環(huán)，附圖標記31表示USM轉(zhuǎn)子，附圖標記32表示包括加壓板簧的USM定子單元，附圖標記33表示防止定子旋轉(zhuǎn)的環(huán)。熟知的振動波馬達由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]附圖標記34表示由設(shè)置在驅(qū)動環(huán)26圓周上的三個徑向軸26a可旋轉(zhuǎn)地支撐的三個差動滾柱。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差動滾柱34保持在手動互鎖環(huán)28和USM互鎖環(huán)30之間，以沿光軸方向支撐驅(qū)動環(huán)26。驅(qū)動環(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)的細節(jié)。當USM定子單元32使USM轉(zhuǎn)子31旋轉(zhuǎn)時，保持在停止的手動互鎖環(huán)28和轉(zhuǎn)動的USM互鎖環(huán)30之間的差動滾柱34在手動互鎖環(huán)28上執(zhí)行滾動運動，以使驅(qū)動環(huán)26旋轉(zhuǎn)。當手動互鎖環(huán)28旋轉(zhuǎn)時，差動滾柱34在停止的USM互鎖環(huán)30上執(zhí)行滾動運動，以使驅(qū)動環(huán)26旋轉(zhuǎn)。手動互鎖環(huán)28與圖3的手動操作環(huán)20a接合從而傳遞旋轉(zhuǎn)，手動操作環(huán)20a能夠被手動地旋轉(zhuǎn)以使驅(qū)動環(huán)26旋轉(zhuǎn)。換句話說，驅(qū)動環(huán)26能夠總是被電動地和手動地旋轉(zhuǎn)，其具有所謂的全時手動結(jié)構(gòu)。
[0052]附圖標記35表示構(gòu)成光學(xué)位置檢測編碼器的薄膜標尺(標尺)。薄膜標尺35是具有簧片形狀和柔韌性的反射標尺，其安裝到驅(qū)動環(huán)26的內(nèi)壁上，即沿內(nèi)壁安裝。附圖標記36表示構(gòu)成位置檢測編碼器的傳感器頭，附圖標記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相對于薄膜標尺35高精度地定位，從而一體地固定在驅(qū)動基座25上。附圖標記38表示引導(dǎo)滾柱。附圖標記39表示引導(dǎo)滾柱38的旋轉(zhuǎn)軸，其把驅(qū)動環(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”表示標尺或附連于標尺的驅(qū)動環(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，還存在能夠檢測標尺相對于傳感器頭隨時間的位移的編碼器。本發(fā)明的編碼器(標尺)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)描述本實施例。關(guān)于圖1lA和IlB中的坐標軸，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,其相當于在與光軸OA垂直的平面上的截面。
[0054]薄膜標尺35布置成面對傳感器頭36，即與傳感器頭36相對。薄膜標尺35 —體地固定在驅(qū)動環(huán)26上,并可沿作為光柵陣列方向的X軸方向移動。附圖標記36a表不配置成包括LED芯片的光源。附圖標記36b和36c是兩個光電IC芯片,均包含信號處理電路。附圖標記36d和36e是兩個受光兀件,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。附圖標記36f表示印刷電路板，附圖標記36g表示透明樹脂，附圖標記36h表示保護玻璃。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上覆蓋保護玻璃36h。
[0055]接著，參考圖12A和12B描述光學(xué)標尺(薄膜標尺35)的結(jié)構(gòu)。圖12A是薄膜標尺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)置在標尺寬度方向的上側(cè)(參見圖12B)。第二軌跡35b設(shè)置在標尺寬度方向的下側(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)距中的每一個來得到游標檢測信號的周期。圖案35d是在標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)域的寬度在移動方向上變化。從光源36發(fā)出的光照射在薄膜標尺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)。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?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，中位信號和下位信號可能會大大地劣化，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詳細描述驅(qū)動環(huán)單元的結(jié)構(gòu)。圖15是驅(qū)動環(huán)單元周邊的主要部分的透視圖。在本實施例中，包括差動滾柱34、連接鍵27以及薄膜標尺35的保持部機構(gòu)(它們與驅(qū)動環(huán)26 —體化)的結(jié)構(gòu)被稱為驅(qū)動環(huán)單元。圖16是驅(qū)動環(huán)單元的側(cè)視圖，圖17是沿圖16中的線A-A的剖視圖。附圖標記26b是固定突起部(固定保持部)，用于對設(shè)置于驅(qū)動環(huán)26內(nèi)壁上的薄膜標尺35的一個端部進行圓周方向和徑向方向(福射方向)的位置管制(位置限制)。
[0060]附圖標記40表示標尺保持板(標尺保持部)。標尺保持板40配置成可沿驅(qū)動環(huán)26的圓周方向(即圍繞光軸)移動，并保持薄膜標尺35。附圖標記41表示管制(限制)標尺保持板40在光軸方向的位置的滾珠。附圖標記42表示標尺偏壓彈簧(標尺偏壓部)。標尺偏壓彈簧42經(jīng)由標尺保持板40沿驅(qū)動環(huán)26的圓周方向偏壓薄膜標尺35。在本實施例中，標尺偏壓彈簧42是螺旋彈簧(壓縮螺旋彈簧)，但是本實施例不限于此。附圖標記43表示防止標尺偏壓彈簧42脫落的彈簧蓋。這樣，薄膜標尺35的一個端部由設(shè)置在驅(qū)動環(huán)26上的固定突起部26b保持，薄膜標尺35的另一個端部在圓周方向被標尺偏壓彈簧42偏壓，從而附連到驅(qū)動環(huán)26的內(nèi)壁上。
[0061]接著，參考圖18A、18B、19和20描述包括標尺保持板40的標尺保持結(jié)構(gòu)。圖18A和18B是沿光軸方向的標尺保持結(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是標尺保持結(jié)構(gòu)的詳細剖視圖，圖20是標尺保持板40的透視圖。
[0062]標尺偏壓彈簧42用作在驅(qū)動環(huán)26的固定部26c和標尺保持板40的彈簧接受部40a之間的支柱，從而向薄膜標尺35的端部35e施加偏壓力。通過標尺保持板40的突起部40b，防止了薄膜標尺35的端部35e沿徑向脫落。這樣，突起部40b是徑向限制部，用于在薄膜標尺35的保持狀態(tài)下限制薄膜標尺35沿驅(qū)動環(huán)26徑向的移動。此外，設(shè)置在標尺保持板40上的球形突起部40c抵接驅(qū)動環(huán)26的內(nèi)壁，從而限制標尺保持板40在徑向的位置。
[0063]標尺保持板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尺保持板40上的凹槽40d和在圓周方向形成于驅(qū)動環(huán)26上的凹槽26d之間。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠使標尺保持板40在圓周方向順暢運動，以及能夠防止標尺保持板40在光軸方向的移動。標尺保持板40的端部40e通過設(shè)置并配合到驅(qū)動環(huán)26的凹槽26e中而受限制。通過沿驅(qū)動環(huán)26的徑向接觸(抵靠)階梯部26f，可以執(zhí)行薄膜標尺35在光軸方向的定位。
[0064]根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，標尺保持板40在能沿圓周方向移動的情況下位置被限制，并且薄膜標尺35在固定在驅(qū)動環(huán)26內(nèi)壁上的情況下能夠用作支柱。由于薄膜標尺35通過標尺偏壓彈簧42的彈性力而固定，因此即使當薄膜標尺35因溫度變化、吸濕等因素而膨脹或收縮時，也不會施加過分的力。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。如果薄膜標尺35的兩個端部都固定在驅(qū)動環(huán)26上，則薄膜標尺35會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過多地劣化從而不能使信號同步。
[0065]圖21是描述了薄膜標尺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。標尺保持板40沿逆時針方向(沿箭頭方向)縮回到突起部40b不會限制薄膜標尺35的端部35e的位置。因此，薄膜標尺35的端部35e在徑向方向(在內(nèi)徑方向)浮動。
[0066]圖22A至22C是描述了薄膜標尺35的安裝和拆除的透視圖。圖22A示出了薄膜標尺35固定在驅(qū)動環(huán)26上的狀態(tài)(薄膜標尺35的保持狀態(tài))。圖22B示出了標尺保持板40縮回的狀態(tài)(薄膜標尺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)對薄膜標尺35的限制。因此，薄膜標尺35能夠容易地安裝到驅(qū)動環(huán)26上和從驅(qū)動環(huán)26上拆下。當在標尺保持板40上設(shè)置突起部40f時，用于使標尺保持板40縮回的操作就更容易了，因此能夠提高把薄膜標尺35安裝到驅(qū)動環(huán)26上和從驅(qū)動環(huán)26上拆下的操作性。此外，由于標尺偏壓彈簧42配置成由螺旋彈簧構(gòu)成，因此能夠在充分確保標尺保持板40的縮回量的同時把彈簧常數(shù)設(shè)定成較小。因此，即使在薄膜標尺35膨脹或收縮時也能夠施加穩(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)動單元24省略了滑動環(huán)29、手動互鎖環(huán)28、驅(qū)動環(huán)單元、USM互鎖環(huán)30和USM轉(zhuǎn)子31。附圖標記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。通過使用兩個偏壓臂37c和兩個拉動臂37d卡住驅(qū)動基座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的間隙基準壁37g和37h來確定傳感器頭36相對于薄膜標尺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，從而在間隙基準壁37g和37h上對傳感器頭36進行定位。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)動基座25以均等的角度(120度)布置。在本實施例中，術(shù)語“均等的”表示角度能夠被評價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)的兩個旋轉(zhuǎn)軸39固定在驅(qū)動基座25上。另一方面，下側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸39相對于驅(qū)動基座25沿向外的徑向被偏壓，其把驅(qū)動環(huán)26可旋轉(zhuǎn)地支撐在固定位置。附圖標記45表示引導(dǎo)滾柱保持部，附圖標記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，利用兩個壓縮螺旋彈簧46將該引導(dǎo)滾柱保持部相對于驅(qū)動基座25向外偏壓。圖25A示出了透鏡單元聚焦在無窮遠處對象的狀態(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變動的范圍。受引導(dǎo)滾柱38限制的驅(qū)動環(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][實施例2]
[0073]接著，參考圖26至28描述本發(fā)明實施例2的驅(qū)動環(huán)單元。圖26是驅(qū)動環(huán)單元的透視圖，圖27是驅(qū)動環(huán)單元的側(cè)視圖，圖28是驅(qū)動環(huán)單元的剖視圖。圖28相當于沿圖27中線A-A的剖視圖。附圖標記47表示驅(qū)動環(huán)，附圖標記48表示標尺保持板，附圖標記49表示標尺偏壓彈簧。標尺偏壓彈簧49是拉伸螺旋彈簧，其相對于驅(qū)動環(huán)47的固定部47a拉動標尺保持板48，從而偏壓薄膜標尺35。此外，如圖27所示，標尺偏壓彈簧49相對于標尺保持板48傾斜地布置，因此偏壓了標尺保持板48在光軸方向的游隙。其他結(jié)構(gòu)與實施例1相同，并省略了對其的描述。[0074]根據(jù)上面描述的每個實施例，通過采用標尺保持部件并經(jīng)由標尺偏壓部件而將柔性標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)上面描述的每個實施例，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。
[0075]盡管已經(jīng)參考示例性的實施例描述了本發(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； 安裝到圓筒上的標尺；以及 配置成通過使用標尺來檢測圓筒位置的檢測器， 其特征在于，圓筒包括: 保持標尺的固定保持部， 標尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺，以及標尺偏壓部，配置成經(jīng)由標尺保持部把標尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于，標尺保持部包括在標尺的保持狀態(tài)下限制標尺在圓筒徑向移動的徑向限制部，標尺保持部能夠移動到解除位置，在該解除位置解除了徑向限制部對標尺的限制。
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； 安裝到圓筒上的標尺；以及 配置成通過使用標尺來檢測圓筒位置的檢測器， 其特征在于，圓筒包括: 保持標尺的固定保持部， 標尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺，以及標尺偏壓部，配置成經(jīng)由標尺保持部把標尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標尺安裝到圓筒的內(nèi)壁上。
6.一種照相機，包括: 配置成能夠沿光軸方向移動的透鏡； 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； 安裝到圓筒上的標尺；以及 配置成通過使用標尺來檢測圓筒位置的檢測器， 其特征在于，圓筒包括: 保持標尺的固定保持部， 標尺保持部，配置成能夠沿圓筒的圓周方向移動并保持標尺，以及標尺偏壓部，配置成經(jīng)由標尺保持部把標尺朝固定保持部的一側(cè)偏壓，使得標尺安裝到圓筒的內(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:佳能株式會社