(57)【要約】【課題】小型光学機器で狭いスペースに組み込まれた複数のレンズを位置または変位を正確に計測できる実用性の高い静電型エンコーダ、これを備えた内視鏡を提供する。【解決手段】静電型エンコーダは、位置計測方向に配置された電位検出電極１３を有する固定子１１と、各々が、交流信号ＴＸが供給される電位発生電極１７Ａ，１７Ｂを有し、固定子との相対的位置が変化するように設けられた２つの移動子１２Ａ，１２Ｂと、２つの移動子のいずれか１つに選択的に交流信号を供給する交流信号供給手段２１，２５と、固定子の電位検出電極から出力された信号に基づいて２つの移動子のいずれか１つの変位信号を生成する信号処理装置２０とを備える。静電型エンコーダは時分割で２つの移動子の変位を独立して計測する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置計測方向に配置された電位検出電極を有する固定子と、
複数の移動子であって、各々が、交流信号が供給される電位発生電極を有し、前記固定子の前記電位検出電極に沿って前記固定子との相対的位置が変化するように設けられた前記複数の移動子と、
前記複数の移動子のいずれか１つに選択的に前記交流信号を供給する交流信号供給手段と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力された信号に基づいて前記複数の移動子のいずれか１つの変位信号を生成する信号処理手段と、を備え、
時分割で前記複数の移動子の変位を独立して計測することを特徴とする静電型エンコーダ。
【請求項２】
前記交流信号供給手段は、
前記交流信号を出力する交流発信器を備えた前記信号処理手段と、
前記信号処理手段の前記交流発信器から出力された前記交流信号を前記複数の移動子のいずれか１つに供給するように切り替える切替手段と、から構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の静電型エンコーダ。
【請求項３】
前記複数の移動子の個数は２つであり、２つの前記移動子は、前記固定子の前記電位検出電極に対して前記位置計測方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の静電型エンコーダ。
【請求項４】
前記固定子の前記電位検出電極に対して前記位置計測方向に並べて配置された２つの前記移動子で、一方の端部側に配置された前記移動子の交流信号給電線は一方の端部側に引き出され、他方の端部側に配置された前記移動子の交流信号給電線は他方の端部側に引き出されることを特徴とする請求項３記載の静電型エンコーダ。
【請求項５】
前記固定子の前記電位検出電極に対して前記位置計測方向に並べて配置された２つの前記移動子の各々で、前記電位発生電極に接続される前記交流信号給電線は、プリント基板に形成された孔を通して、前記固定子が配置される側とは反対の側に取り出されることを特徴とする請求項４記載の静電型エンコーダ。
【請求項６】
前記信号処理手段は、前記固定子の前記電位検出電極から出力された前記信号を入力し、選択された１つの前記移動子の絶対位置を演算するレゾルバ／デジタル変換器を含み、
前記交流発信器は前記レゾルバ／デジタル変換器内に設けられることを特徴とする請求項２記載の静電型エンコーダ。
【請求項７】
前記固定子と前記複数の移動子の各々との間に所定の比誘電率を有するオイルまたはグリースを塗布したことを特徴とする請求項１記載の静電型エンコーダ。
【請求項８】
前記のオイルまたはグリースは非揮発性を有し、かつ前記比誘電率は１．５以上であることを特徴とする請求項７記載の静電型エンコーダ。
【請求項９】
少なくとも電位検出電極を有する固定子と、
電位発生電極を有し、前記固定子の前記電位検出電極に沿って前記固定子との相対的位置が変化するように設けられた少なくとも１つの移動子と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力された信号に基づいて前記移動子の変位信号を生成する信号処理手段と、を備える静電型エンコーダであって、
前記固定子と前記移動子の間に所定の比誘電率を有するオイルまたはグリースを塗布したことを特徴とする静電型エンコーダ。
【請求項１０】
前記のオイルまたはグリースは非揮発性を有し、かつ前記比誘電率は１．５以上であることを特徴とする請求項９記載の静電型エンコーダ。
【請求項１１】
複数のレンズを含む光学系と、前記複数のレンズの各々を独立に移動させるレンズ駆動装置と、前記光学系で得られる像を撮像する撮像装置と、前記複数のレンズの各々の位置を計測するレンズ位置計測装置とを内蔵する内視鏡であって、
前記レンズ位置計測装置は、
位置計測方向に配置された電位検出電極を有する固定子と、
複数の移動子であって、各々が、前記複数のレンズのいずれかに連結されてレンズの移動と共に移動し、交流信号が供給される電位発生電極を有しかつ前記固定子の前記電位検出電極に沿って前記固定子との相対的位置が変化するように設けられた前記複数の移動子と、
前記複数の移動子のいずれか１つに選択的に前記交流信号を供給する交流信号供給手段と、
前記固定子の前記電位検出電極から出力された信号に基づいて前記複数の移動子のいずれか１つの変位信号を生成する信号処理手段と、を備える、
ことを特徴とする内視鏡。
【請求項１２】
レンズ駆動装置を含む装置部は筒状の内視鏡容器の先部内に固定され、前記撮像装置は前記装置部の背面側に固定され、
前記内視鏡容器の先部内で前記複数のレンズはその光軸を一致させて前記装置部の正面側に配置し、
前記固定子は前記装置部に固定され、
前記複数の移動子は、それぞれ、連結部材を介して前記複数のレンズに連結される、
ことを特徴とする請求項１１記載の内視鏡。
【請求項１３】
前記交流信号供給手段は、
前記交流信号を出力する電源部を備えた前記信号処理手段と、
前記信号処理手段の前記電源部から出力された前記交流信号を前記複数の移動子のいずれか１つに供給するように切り替える切替手段と、から構成される、
ことを特徴とする請求項１１記載の内視鏡。
【請求項１４】
前記複数の移動子の個数は２つであり、２つの前記移動子は、前記固定子の前記電位検出電極に対して前記位置計測方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項１１記載の内視鏡。
【請求項１５】
前記固定子の前記電位検出電極に対して前記位置計測方向に並べて配置された２つの前記移動子で、前記内視鏡容器の先部側に配置された前記移動子の交流信号給電線は先部側に引き出され、前記内視鏡容器の非先部側に配置された前記移動子の交流信号給電線は先部の反対側に引き出されることを特徴とする請求項１４記載の内視鏡。
【請求項１６】
前記固定子と前記複数の移動子の各々との間に所定の比誘電率を有するオイルまたはグリースを塗布したことを特徴とする請求項１１記載の内視鏡。
【請求項１７】
前記のオイルまたはグリースは非揮発性を有し、かつ前記比誘電率は１．５以上であることを特徴とする請求項１６記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電型エンコーダおよび内視鏡に関し、特に、内視鏡、デジタルカメラ、携帯電話等に組み込まれる小型光学機器に適したレンズ位置計測用の小型の静電型エンコーダ、およびレンズ位置計測装置として当該静電型エンコーダを備えた内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電型エンコーダの一例は特許文献１に開示される。特許文献１に開示される静電型エンコーダでは、固定子に対して移動するように移動子を設けるように構成し、当該移動子の位置の計測を可能にする。この静電型エンコーダによれば、固定子は誘導電極と電位検出電極を有するプレート体として形成され、移動子は電極を有するプレート体として形成される。プレート状固定子に対して、プレート状移動子はその上に摺動自在に配置され、任意の位置に移動できるように設けられ、これにより静電型エンコーダのセンサ部が形成される。特許文献１の静電型エンコーダのセンサ部は薄型および小型化に作ることができる。静電型エンコーダは、固定子の電位検出電極と移動子の櫛歯状の電位発生電極
との間に生じる静電作用を利用して、移動子の位置（変位）を計測できる機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２２１４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カメラ等の光学機器に組み込まれたレンズ系では、オートフォーカス機構やズーム機構等が備えられる。これらのオートフォーカス機構やズーム機構等では、例えば２個のレンズを独立にかつ同時に移動させるレンズ駆動装置が用いられている。このようなレンズ系では、レンズ群を成す各レンズの位置または変位（移動距離）を正確に計測し、その位置を正確に制御することが要求される。特に、小型の内視鏡、デジタルカメラ、携帯電話等の機器に組み込まれた小型の光学系では、レンズ群、レンズ駆動装置、撮像装置、レンズ位置計測装置を非常に狭いスペースにコンパクトに組み込むことが要求されている。
【０００５】
さらに、特に内視鏡の従来の技術では、その小型化に伴って先端部の内部スペースはより小さくなり、レンズ位置計測装置として当該狭いスペースに組み込むことができる実用性の高い装置が存在しなかった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、内視鏡等の小型の光学機器において狭いスペースに組み込まれた複数のレンズの位置または変位を正確に計測できるレンズ位置計測装置としての実用性の高い静電型エンコーダ、および当該静電型エンコーダを備えた内視鏡を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る静電型エンコーダおよび内視鏡は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
【０００８】
第１の観点に基づく本発明に係る静電型エンコーダは、
位置計測方向に配置された電位検出電極を有する固定子と、
各々が、交流信号が供給される電位発生電極を有し、固定子の電位検出電極に沿って固定子との相対的位置が変化するように設けられた複数の移動子と、
複数の移動子のいずれか１つに選択的に交流信号を供給する交流信号供給手段と、
固定子の電位検出電極から出力された信号に基づいて複数の移動子のいずれか１つの変位信号を生成する信号処理手段と、を備え、
時分割で複数の移動子の変位を独立して計測することを特徴とする。
【０００９】
上記の静電型エンコーダにおいて、好ましくは、交流信号供給手段は、交流信号を出力する交流発信器を備えた信号処理手段と、信号処理手段の交流発信器から出力された交流信号を複数の移動子のいずれか１つに供給するように切り替える切替手段とから構成される。
【００１０】
上記の静電型エンコーダにおいて、好ましくは、複数の移動子の個数は２つであり、２つの移動子は、固定子の電位検出電極に対して位置計測方向に並べて配置されていることを特徴とする。
【００１１】
第２の観点に基づく本発明に係る静電型エンコーダは、
少なくとも電位検出電極を有する固定子と、
電位発生電極を有し、固定子の電位検出電極に沿って固定子との相対的位置が変化するように設けられた少なくとも１つの移動子と、
固定子の電位検出電極から出力された信号に基づいて移動子の変位信号を生成する信号処理手段と、を備える静電型エンコーダであって、
固定子と移動子の間に所定の比誘電率を有するオイルまたはグリースを塗布したことを特徴とする。
【００１２】
上記の静電型エンコーダにおいて、好ましくは、オイルまたはグリースは非揮発性を有し、かつ前記比誘電率は１．５以上であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る内視鏡は、
複数のレンズを含む光学系と、複数のレンズの各々を独立に移動させるレンズ駆動装置と、光学系で得られる像を撮像する撮像装置と、複数のレンズの各々の位置を計測するレンズ位置計測装置とを内蔵する内視鏡であって、
レンズ位置計測装置は、
位置計測方向に配置された電位検出電極を有する固定子と、
複数の移動子であって、各々が、複数のレンズのいずれかに連結されてレンズの移動と共に移動し、交流信号が供給される電位発生電極を有しかつ固定子の電位検出電極に沿って固定子との相対的位置が変化するように設けられた当該複数の移動子と、
複数の移動子のいずれか１つに選択的に交流信号を供給する交流信号供給手段と、
固定子の電位検出電極から出力された信号に基づいて複数の移動子のいずれか１つの変位信号を生成する信号処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記の内視鏡において、好ましくは、
レンズ駆動装置を含む装置部は筒状の内視鏡容器の先部内に固定され、撮像装置は当該装置部の背面側に固定され、
内視鏡容器の先部内で複数のレンズはその光軸を一致させて当該装置部の正面側に配置し、
固定子は当該装置部に固定され、
複数の移動子は、それぞれ、連結部材を介して前記複数のレンズに連結される、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る静電型エンコーダによれば、電位検出電極を有する１つの固定子に対して各々電位発生電極を有する少なくとも２つの移動子を移動自在に設け、交流信号を切り替えて選択的に２つの移動子の電位発生電極に給電するように構成したため、その信号処理装置から各移動子の変位に係る信号を個別に正確に取り出すことができ、１つの固定子および信号処理装置で時分割により少なくとも２つの移動子の変位を独立して計測することもできる。複数の移動子に対して共通する固定子を用いた場合は、複数の移動子に対して対応する固定子を用いた場合と比較し、配線数を低減することができる。
また内視鏡、デジタルカメラ、携帯電話等の複数のレンズを含む小型光学機器において狭いスペースに組み込まれた複数のレンズを位置または変位を正確に計測できるレンズ位置計測装置として利用することができる。
【００１６】
さらに本発明に係る静電型エンコーダによれば、固定子の表面を移動するに配置された少なくとも２つの移動子と、当該固定子の間に所定のオイルまたはグリースを介在させるようにしたため、移動子の摺動特性を向上することができると共に、固定子の電位検出電極での受信強度を大きくすることができる。
【００１７】
本発明に係る内視鏡によれば、本発明による静電型エンコーダを、複数のレンズを含む光学系におけるレンズ位置計測装置として利用したため、内視鏡の先端部の狭いスペースにレンズ位置計測装置を組む込むことができ、かつ高い精度で複数のレンズの各々の変位に係る情報を絶対量で得ることができ、光学系によるオートフォーカス機能およびズーム機能等の性能を高めることができ、内視鏡としての観察性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る静電型エンコーダの基本的な構成を概念構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る固定子と移動子の構造と信号処理装置の構成を示す平面図および回路ブロック図である。
【図３】回路各部の波形についてのタイミングチャートである。
【図４】固定子の上面に設けた潤滑剤の状態を示す斜視図である。
【図５】図４の示した構造における要部の縦断面図である。
【図６】本発明に係る内視鏡の要部構造を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係る内視鏡の要部構造の分解斜視図である。
【図８】内視鏡内に設けられた固定子と移動子の配置関係を示す斜視図である。
【図９】内視鏡内に設けられた固定子と移動子の配置関係における信号引出し線の引き回し構造を説明する図である。
【図１０】信号引出し線の引き回し構造の要部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る静電型エンコーダの基本的な構成を概念的に示す。図１において、１０は静電型エンコーダである。静電型エンコーダ１０は、１つの固定子１１と、当該固定子１１の上で当該固定子１１に対してそれらの相対的な位置が変化するように移動自在に設けられた２つの移動子１２Ａ，１２Ｂとから構成されている。固定子１１は、所要の長さを有する長方形の平面形状を有し、かつプレート状の形状を有する。固定子１１は、一般的に、電子機器に用いられているプリント基板、あるいはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）で作製される。図１において、固定子１１には、４相の電位検出電極１３（図２に示す）が形成され、絶縁体の中に組み込まれている。４相の電位検出電極１３は固定子１１の長手方向に配置される。固定子１１の一端には４相の交流信号に係る接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が設けられ、これらの４つの接続端子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）には４相の交流信号に係る信号線１４が接続されている。
【００２１】
上記の２つの移動子１２Ａ，１２Ｂは、プレート状の固定子１１の上に、その長手方向に並べて移動自在に配置される。図１において、左側の移動子１２ＡはＤ１方向に往復動自在であり、右側の移動子１２ＢはＤ２方向に往復動自在である。各移動子１２Ａ，１２ＢのＤ１方向とＤ２方向は長方形の固定子１１の長手方向と一致している。固定子１１の長手方向は、固定子１１上を移動する２つの移動子１２Ａ，１２Ｂの各々の位置（変位）を計測するための位置計測方向である。固定子１１はスケールとして機能する。固定子１１上で移動子１２Ａ，１２Ｂを移動させる手段は任意である。例えば、手動で移動させることもできるし、あるいは移動子１２Ａ，１２Ｂを他の可動部に連結して移動させるように構成することもできる。手動で移動させる場合には、通常、移動子の移動を案内するガイドレール部材等が設けられる。
【００２２】
移動子１２Ａ，１２Ｂは、構造的な特徴として、矩形の平面形状を有し、下側に所定の電極（電位発生電極１７Ａ，１７Ｂ）が形成されたフィルムと、当該フィルムを補強する例えばアクリル材で作られた上側の補強板１５とから構成されている。フィルムは補強板１５の下面に接着等で固定されている。移動子１２Ａ，１２Ｂの上面には突起部１６が設けられている。当該突起部１６は例えば手動の際に把持部として利用される。当該突起部１６は、移動子１２Ａ，１２Ｂにとって必須な要素ではない。また移動子１２Ａ，１２Ｂと固定子１１の間には、好ましくは、後述するように、オイルまたはグリースのごとき潤滑剤が設けられる。
【００２３】
移動子１２Ａに設けられた電位発生電極１７Ａには搬送波となる２つの交流信号（Ｐ１，Ｑ１）が給電され、移動子１２Ｂに設けられた電位発生電極１７Ｂには搬送波となる２つの交流信号（Ｐ２，Ｑ２）が給電される。移動子１２Ａには交流信号（Ｐ１，Ｑ１）に係る接続端子が設けられ、当該接続端子には交流信号（Ｐ１，Ｑ１）の給電線１８が接続される。移動子１２Ｂには交流信号（Ｐ２，Ｑ２）に係る接続端子が設けられ、当該接続端子には交流信号（Ｐ２，Ｑ２）の給電線１９が接続されている。移動子１２Ａの給電線１８は固定子１１の一方の端部（図１中左側の端部）の側から引き出され、移動子１２Ｂの給電線１９は固定子１１の他方の端部（図１中右側の端部）から引き出されるにように、配線がなされている。
【００２４】
固定子１１の上を個別にかつ独立に移動できる２つの移動子１２Ａ，１２Ｂは、後述するように、それぞれ選択されることによりその位置（変位）が計測される。計測される位置は、固定子１１の電位検出電極１３上で定義される基準位置からの距離であり、絶対的（アブソリュート）の位置（変位）である。２つの移動子１２Ａ，１２Ｂのいずれかの選択は、交流信号（Ｐ１，Ｑ１）と交流信号（Ｐ２，Ｑ２）のうちのいずれかを選択することにより、行われる。換言すれば、時間的に交流信号の給電を選択することにより、すなわち時分割によって、交流信号が供給された移動子の位置（変位）を計測することが可能となる。
【００２５】
固定子１１および２つの移動子１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ所定の電極構造を有し、交流信号「（Ｐ１，Ｑ１），（Ｐ２，Ｑ２）」の給電を２つの移動子１２Ａ，１２Ｂのいずれかに選択することにより、各移動子１２Ａ，１２Ｂの移動の際における固定子１１と移動子１２Ａ，１２Ｂとの各電極間の静電作用に基づき移動子１２Ａ，１２Ｂの固定子１１に対する相対的変位の計測を行うことができる。
【００２６】
なお固定子１１の上における各移動子１２Ａ，１２Ｂの変位幅は、後述する電極配列（電位検出電極１３の配列）で定義される１周期の範囲内である。従って各移動子１２Ａ，１２Ｂの位置計測では１周期以内の絶対的位置を計測する。固定子１１の電位検出電極１３の電極ピッチを仮に０．２ｍｍとすると、電極４個分で１周期となるので、変位幅は４×０．２＝０．８（ｍｍ）となる。
【００２７】
次いで、図２と図３を参照して、２つの移動子に対応して各移動子の位置計測に係る信号処理を行う信号処理装置の回路構成とその動作を説明する。
【００２８】
図２において、固定子１１は４相の電位検出電極１３を示す平面図として描かれ、２つの移動子１２Ａ，１２Ｂの各々はその電位発生電極１７Ａ，１７Ｂを示す平面図として描かれている。固定子１１と移動子１２Ａ，１２Ｂの実際の組み付け・配置の関係は図１に示した通りであるが、図２では固定子１１および移動子１２Ａ，１２Ｂの各々に形成された電極の構造を示すようにしている。
【００２９】
信号処理装置２０の内部には、レゾルバ／デジタル変換器２１、差動増幅器２２，２３、増幅器２４が設けられている。レゾルバ／デジタル変換器２１にはレゾルバ／デジタル変換ＩＣが用いられる。レゾルバ／デジタル変換器２１には交流発信器２１Ａが内蔵されている。交流発信器２１Ａの交流発信出力は、図３の（Ａ）に示すような交流信号ＴＸとして、増幅器２４を経由して適当な大きさに増幅して出力される。交流信号ＴＸは、移動子切替スイッチ２５を介して、移動子１２Ａの端子に交流信号（Ｐ１，Ｑ１）として供給されるか、または移動子１２Ｂの端子に交流信号（Ｐ２，Ｑ２）として供給される。すなわち、交流信号ＴＸは、選択的に、２つの移動子１２Ａ，１２Ｂのいずれかの電位発生電極１７Ａ，１７Ｂに供給される。交流信号（Ｐ１，Ｑ１），（Ｐ２，Ｑ２）は、搬送波の差動出力として各移動子１２Ａ，１２Ｂの電位発生電極１７Ａ，１７Ｂに印加される。
【００３０】
固定子１１の端子Ａと端子Ｃにおいて得られる信号（「ＳＩＮ」：図３の（Ｂ））を差動増幅器２２の２入力端子間で受信し、また端子Ｂと端子Ｄにおいて得られる信号（「ＣＯＳ」：図３の（Ｃ））を差動増幅器２３の２入力端子間で受信する。作動増幅器２３，２４の出力信号は、それぞれ、受信信号「ＳＩＮ」と「ＣＯＳ」としてレゾルバ／デジタル変換器２１に入力される。これらの２つの受信信号「ＳＩＮ」と「ＣＯＳ」に対しては、レゾルバ／デジタル変換器２１の内部で、以下の処理が行われる。
【００３１】
まず「ＳＩＮ」と「ＣＯＳ」の各信号は、内部のフィードバック信号と共に演算器で差分演算された後に、同期検波回路で整流される。この整流された信号に基づいて、デジタルカウンタでカウントして、このカウント値を上記の演算器へのパラメータとして入力させ、同期検波回路の整流の大きさがゼロになるように自動フィードバックをかける。このときのデジタルカウントの値が「ＳＩＮ」と「ＣＯＳ」の２つの信号の位相関係を示すことになる。このデジタルカウントの値は、移動子１２Ａ，１２Ｂの移動距離（変位）に対応するので、これをシリアル通信によって外部の表示器２６に絶対的（アブソリュート）な位置として表示する。デジタルカウンタの値は、そのカウンタのビット長を１０ビットとすると、「ＳＩＮ」と「ＣＯＳ」の２つの信号の位相０〜３６０度を０〜１０２４までの値で表すことができる。これは、位相を細かくすることと等価であり、内挿処理と呼ばれている。
【００３２】
図３の（Ｂ）と（Ｃ）で示すように、信号処理装置２０からの送信信号である交流信号ＴＸに対して、受信信号ＳＩＮと受信信号ＣＯＳは、固定子１１と移動子１２Ａ，１２Ｂの各電極で構成されるコンデンサ成分の信号であるため、位相のずれが生じる。かかる位相のずれが生じると、変位計測の結果の誤差が大きくなる。位相のずれの影響が顕著になる場合には必要に応じて位相調整回路（図示せず）が用いられる。図３の（Ｄ）は、交流信号ＴＸに関して、位相調整のため所定位相量（θｔ）だけ位相をずらした波形を示している。
【００３３】
固定子１１の電位検出電極１３において４個の電極で１周期長Ｌ１が定義される。前述した通り、電位検出電極１３の電極ピッチを０．２ｍｍとすると、１周期長Ｌ１は０．８ｍｍとなる。１０ビットの内挿処理により１０２４倍とし、これによって分解能は０．７８×１０−３ｍｍ（＝０．８（ｍｍ）／１０２４）となる。固定子１１の電位検出電極１３における１周期長Ｌ１の範囲内での各移動子１２Ａ，１２Ｂの位置が内挿処理によって細かく出力される。
【００３４】
レゾルバ／デジタル変換器２１内の交流発信器２１Ａと移動子切替スイッチ２５とによって、移動子１２Ａ，１２Ｂのいずれか１つに選択的に交流信号を供給する交流信号供給部が構成される。移動子切替スイッチ２５の切替動作で、第１の移動子１２Ａの端子（Ｐ１，Ｑ１）に交流信号ＴＸが供給されると、信号処理装置２０で移動子１２Ａの位置が計測され、表示器２６で移動子１２Ａの位置を表す数値情報が表示される。移動子切替スイッチ２５の切替動作で、第２の移動子１２Ｂの端子（Ｐ２，Ｑ２）に交流信号ＴＸが供給されると、信号処理装置２０で移動子１２Ｂの位置が計測され、表示器２６で移動子１２Ｂの位置を表す数値情報が表示される。
【００３５】
移動子切替スイッチ２５の切替動作は、通常、外部から切替信号Ｓ１を与えることにより行われる。切替信号Ｓ１の付与は、手動または自動により、取得したい情報に応じて、あるいは演算目的に応じて、任意に設定することができる。
【００３６】
上記の静電型エンコーダ１０の構成によれば、２つの移動子１２Ａ，１２Ｂに対して１つの固定子１１を共通に使用することができ、装置構成を簡素、小型、かつコンパクトにすることができる。また固定子１１で誘導電極を設ける必要がないので、固定子１１の幅を可能な限り小さくすることができる。さらに２つの移動子１２Ａ，１２Ｂの位置を計測するにも拘わらず、１つの信号処理装置２０で位置計測（変位計測）に係る信号処理を行うことができる。
【００３７】
前述の静電型エンコーダ１０では、１つの固定子１１に対して２つの移動子１２Ａ，１２Ｂを設けるようにしたが、２個より多い数の移動子を設けることもできる。
【００３８】
図４と図５に一例として固定子１１と移動子１２Ａの取付け関係を示す。前述した通り、移動子１２Ａは固定子１１の上に摺動自在に設けられる。固定子１１は土台となる基板２７の上に接着剤２８で固定されている。固定子１１上で移動子１２Ａは滑らかに移動させるため、固定子１１の上面にはオイルまたはグリース２９が塗布されている。オイル等２９は、非揮発性および或る程度の粘性を有するものであり、かつ所定の比誘電率を有するものである。比誘電率は好ましくは１．５以上である。オイル等２９は好ましくはシリコンオイル、フッ素グリースである。上記の取付け関係は、固定子１１と移動子１２Ｂとの関係においても同じである。
【００３９】
上記の構成によれば、固定子１１と移動子１２Ａ，１２Ｂとの間の静電容量がほぼ比誘電率に応じた倍数で増加し、固定子１１の電位検出電極１３での受信信号の強度を高めることができる。またオイル等２９の潤滑特性で移動子１２Ａ，１２Ｂの摺動特性を向上することができる。
【００４０】
次に、図６〜図８を参照して、前述した構造を有する固定子１１と２つの移動子１２Ａ，１２Ｂとから成る静電型エンコーダ１０をレンズ位置計測装置として利用する内視鏡を説明する。この内視鏡では、その先端部の狭い内部空間に、複数のレンズ（レンズ群）を含む光学系、複数のレンズの各々を独立に移動させるレンズ駆動装置、光学系で得られる像を撮像する撮像装置（カメラユニット）、および複数のレンズの各々の位置（変位）を計測するレンズ位置計測装置を内蔵している。当該レンズ位置計測装置として前述した小型の静電型エンコーダ１０が利用される。
【００４１】
図６は内視鏡の先端部の要部縦断面図を示し、図７は内視鏡の先端部の要部構造の分解図を示し、図８はレンズ位置計測装置を含む要部構造を下方から見た斜視図である。
【００４２】
図６および図７において、内視鏡３０の先端容器は、先端キャップ３１と筒型容器３２とから構成される。先端キャップ３１の先端面には透明板３３を取り付けた円形の撮像窓３４が形成されている。先端キャップ３１は筒型容器３２の先端側突出部３２Ａに嵌合しており、先端開口部を塞いでいる。筒型キャップ３１の内部、すなわち筒型容器３２の先端側突出部３２Ａの内部には、レンズ機構（光学系）３５が配置される。この実施形態では、レンズ機構３５は例えば２つのレンズ３６，３７を備える。２つのレンズ３６，３７は、隣り合う位置に配置されており、各々の光軸を一致させた状態で配置される。レンズ３６，３７の光軸は、先端キャップ３１の撮像窓３４の中心軸と一致している。レンズ３６はレンズホルダ３８で支持されており、レンズ３７はレンズホルダ３９で支持されている。
【００４３】
４１は筒型容器３２内に組み付けられるアセンブリユニットである。アセンブリユニット４１には撮像装置が付設される。アセンブリユニット４１のユニットケース４２は筒型容器３２の内面部に固定される。図６〜図８において、筒型容器３２内には、その下部であって、アセンブリユニット４１の下側の箇所にはレンズ駆動装置の要部構造が固定状態で設けられている。
【００４４】
レンズ駆動装置は、レンズホルダ３８に連結される連結シャフト４３および当該連結シャフト４３をその軸方向に移動させるアクチュエータ４４と、レンズホルダ３９に連結される連結シャフト４５および当該連結シャフト４５をその軸方向に移動させるアクチュエータ４６とを備えている。レンズホルダ３８，３９は、それぞれ、連結シャフト４３，４５に、バネ７１，７２で付勢されて摩擦により係合されている。
アクチュエータ４４，４６は共に例えばほぼ直方体の圧電素子で作られている。アクチュエータ４４，４６の伸縮に速度差が生じるように、所要の電圧を印加することにより、その軸方向の長さを適宜に変化させることができる。これにより、連結シャフト４３，４５が速度差を持って振動することから、レンズホルダ３８，３９は、連結シャフト４３，４５の軸方向に滑る。その結果、レンズホルダ３８，３９は、連結シャフト４３，４５の軸方向に移動する。
２本の連結シャフト４３，４５は、例えば、図７に示すように平行な位置関係で配置されている。
【００４５】
レンズホルダ３８，３９はレンズ保持リング部３８ａ，３９ａとシャフト連結部３８ｂ、３９ｂと係合突起部３８ｃ，３９ｃを有している。レンズ保持リング部３８ａ，３９ａはレンズ３６，３７をそれぞれ保持固定する。シャフト連結部３８ａ，３９ａは連結シャフト４３，４５にそれぞれ固定される。係合突起部３８ｃ，３９ｃは、レンズホルダ３８，３９が先端側から筒型容器３２の先端側突出部３２Ａの内側スペースに配置された状態において、それぞれ、先端側突出部３２Ａの係合溝４７，４８に挿入されて係合される。レンズホルダ３８，３９が連結シャフト４３，４５により移動するときに、係合突起部３８ｃ，３９ｃと係合溝４７，４８との係合関係に基づいて、レンズホルダ３８，３９の姿勢が維持される。
【００４６】
レンズホルダ３８，３９の各々には、さらに、移動子取付け部３８ｄ，３９ｄが形成される。レンズホルダ３８の移動子取付け部３８ｄでは移動子１２Ｂが固定されている。移動子１２Ｂの引出し線（フラットケーブル）４９Ｂは内視鏡３０の基端側に引き延ばして組み付けられる。レンズホルダ３９の移動子取付け部３９ｄでは移動子１２Ａが固定されている。移動子１２Ａの引出し線（フラットケーブル）４９Ａは内視鏡３０の先端側から基端側に折り返されて引き延ばされ、組み付けられる。
【００４７】
上記の引出し線４９Ａは図１等に示した給電線１８に対応しており、引出し線４９Ｂは給電線１９に対応している。
【００４８】
レンズホルダ３８，３９が筒型容器３２の先端側突出部３２Ａの内側スペースに組み付けたとき、レンズホルダ３８に固定した移動子１２Ｂとレンズホルダ３９に固定した移動子１２Ａは同一面内に配置される。
【００４９】
他方、アセンブリユニット４１のユニットケース４２に付設された撮像装置は、ＣＣＤカメラ５１とフィルタ部５２と信号線群５３とから構成される。フィルタ部５２はユニットケース４２内に組み付けられ、ＣＣＤカメラ５１はユニットケース４２の背面部に付設される。ユニットケース４２の底部には平面部が形成されており、この平面部の外面には固定子１１が固定されている。４９Ｃは、固定子１１から内視鏡３０の基端側に引き延ばされた引出し線（フラットケーブル）である。この引出し線４９Ｃは、図１等で示した信号線１４に対応している。
【００５０】
レンズホルダ３８，３９を筒型容器３２の先端側突出部３２Ａの内側スペースに組み付け、かつアセンブリユニット４１を筒型容器３２の背面側から組み付けたとき、レンズホルダ３８に固定した移動子１２Ｂとレンズホルダ３９に固定した移動子１２Ａは、ユニットケース４１の底部に固定した固定子１１に近接して対向するように配置される。図６および図８に示されるように、固定子１１の下面に対して２つの移動子１２Ａ，１２Ｂの上面が対向している。２つの移動子１２Ａ，１２Ｂを同一面内とする、すなわちそれらの高さを同じとするために、移動子１２Ｂの連結材５４を介して移動子取付け部３８ｄに固定されている。固定子１１の下面には前述したオイルまたはグリースが塗布されている。固定子１１の下面に沿って移動する移動子１２Ａ，１２Ｂはオイルまたはグリースによって滑らかに移動する。
【００５１】
内視鏡３０の外部に設けられた図示しない制御装置によって２つのアクチュエータ４４，４６の伸縮動作を独立に制御する。これにより２つのレンズ３６，３７の位置を独立に変化させる。２つのレンズ３６，３７の位置を個別に独立に変化させることによりオートフォーカス機能およびズーム機能を実現する。レンズ３６，３７の各々の位置（変位）は、固定子１１と２つの移動子１２Ａ，１２Ｂとから成る静電型エンコーダによって前述した計測原理に基づいて選択式により個別に計測される。各レンズ３６，３７の移動範囲は例えば０．２４ｍｍの距離範囲で設定される。
【００５２】
内視鏡３０のレンズ位置計測値として上記の静電型エンコーダ１０を利用すると、内視鏡３０の先端部の狭いスペースにコンパクトに組み込むことができる。
【００５３】
次に、図９と図１０を参照して、移動子１２Ａ，１２Ｂからの引出し線４９Ａ，４９Ｂの配線引き回し構造について説明する。
【００５４】
図９は一例として図７および図８等に示した固定子１１と移動子１２Ａを下側から見た図である。図１０はＡ方向から見た断面図である。
【００５５】
固定子１１には、電位検出電極１３と引出し線４９Ｃとが設けられている。また移動子１２Ａには、電位発生電極１７Ａと、引出し線４９Ａとが設けられている。
以下、固定子１１と移動子１２Ａとの配置位置を詳細に説明する。
すなわち、移動子１２Ａは、フレキシブルプリント基板本体６１と、フレキシブルプリント基板本体６１のうち、固定子１１側の面に設けられた電位発生電極１７Ａと、当該電極１７Ａを覆うように設けられた保護フィルム部材６３と、を備えている。
電位発生電極１７Ａから引き出るように設けられた配線パターン６４は、フレキシブルプリント基板本体６１に形成されたスルーホール６５を通して、固定子１１側の面から固定子１１の反対側の面に引き出されている。このようにして、配線パターン６４は、移動子１２Ａの裏側（図１０中下側）に引き出され、引出し線４９Ａを通り、引き出される。かかる構造によれば、引き回された配線パターン６４の電荷は受信パターン部から離れるため、送信信号の受信作用に影響を及ぼすことを抑制できる。
【００５６】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る静電型エンコーダは、小型の構成で実現でき、内視鏡、デジタルカメラ、携帯電話等の光学系における複数のレンズの位置計測に利用され、高い精度で各レンズの位置を計測することができる。また本発明に係る内視鏡は、その先端部に組み込まれたレンズ機構に静電型エンコーダによるレンズ位置計測装置を付設することにより高い精度のオートフォーカス機能とズーム機構を備えることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０            静電型エンコーダ
１１            固定子
１２Ａ，１２Ｂ  移動子
１３            電位検出電極
１４            信号線
１７Ａ，１７Ｂ  電位発生電極
１８            給電線
１９            給電線
２０            信号処理装置
２１            レゾルバ／デジタル変換器
２５            移動子切替スイッチ
２６            表示器
２９            オイルまたはグリース
３０            内視鏡
３１            先端キャップ
３２            筒型容器
３５            レンズ機構（光学系）
３６，３７      レンズ
３８，３９      レンズホルダ
４１            アセンブリユニット
４２            ユニットケース
４３，４５      連結シャフト
４４，４６      アクチュエータ
５１            ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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