(57)【要約】【課題】  本発明は、従来よりも消費電力が低いかつ高精度な変位検出装置およびこれを用いたレンズ鏡筒、撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】  変位検出装置が、複数の検出電極群を有する第１電極部と、所定の周期パターンを有し、前記第１電極部に対して相対的に移動可能な複数の第２電極を有する第２電極部と、を有し、前記複数の検出電極群は、複数の第１検出電極を有する第１検出電極群と、複数の第２検出電極を有する第２検出電極群を含み、前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心と、前記複数の第２検出電極のうち互いに隣り合う２つの第２検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心との間の距離が、所定の条件を満足する。【選択図】  図８
2018084455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の検出電極群を有する第１電極部と、
所定の周期パターンを有し、前記第１電極部に対して相対的に移動可能な複数の第２電極を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間の静電容量に基づいて変位を検出する検出手段とを有し、
前記複数の検出電極群は、複数の第１検出電極を有する第１検出電極群と、前記所定の周期パターンに関して前記第１検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに複数の第２検出電極を有する第２検出電極群を含み、
前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心と、前記複数の第２検出電極のうち互いに隣り合う２つの第２検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である、
ことを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
前記第２電極部の前記所定の周期パターンは、所定の方向において所定の周期を有する繰り返しパターンである、
ことを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記第１電極部は前記所定の方向において前記所定の周期の整数倍の長さを有する基準電極部をさらに有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記複数の検出電極群は、複数の第３検出電極を有する第３検出電極群と、前記所定の周期パターンに関して前記第３検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに複数の第４検出電極を有する第４検出電極群をさらに含み、
前記第３検出電極群は、前記所定の周期パターンに関して前記第１検出電極群に対して所定の位相差を有し、
前記第４検出電極群は、前記所定の周期パターンに関して前記第２検出電極群に対して前記所定の位相差を有し、
前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第３検出電極のうち互いに隣り合う２つの第３検出電極が設けられている領域の重心と、前記複数の第４検出電極のうち互いに隣り合う２つの第４検出電極が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位検出装置。
【請求項５】
前記第１検出電極群と前記複数の第２電極が重なる面積が最大になる状態を第１最大出力状態として、
前記第１検出電極群と前記複数の第２電極が重なる面積が最小になる状態を第１最小出力状態とすると、
前記第１最大出力状態及び前記第１最小出力状態のとき、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極が設けられている領域の重心と、前記複数の第２検出電極のうち互いに隣り合う２つの第２検出電極が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の変位検出装置。
【請求項６】
前記第３検出電極群と前記複数の第２電極が重なる面積が最大になる状態を第２最大出力状態として、
前記第３検出電極群と前記複数の第２電極が重なる面積が最小になる状態を第２最小出力状態とすると、
前記第２最大出力状態及び前記第２最小出力状態のとき、前記複数の第３検出電極のうち互いに隣り合う２つの第３検出電極が設けられている領域の重心と、前記複数の第４検出電極のうち互いに隣り合う２つの第４検出電極が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である、
ことを特徴とする請求項４または５に記載の変位検出装置。
【請求項７】
前記所定の周期パターンに関して、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極が設けられている領域の重心は、前記複数の第３検出電極のうち互いに隣り合う２つの第３検出電極が設けられている領域の重心に対して前記所定の位相差を有する、
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の変位検出装置。
【請求項８】
前記所定の位相差は９０度の位相差である、
ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の変位検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の変位検出装置と、
前記変位検出装置による前記変位の検出結果に基づいて駆動するレンズユニットと、を備える、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１０】
請求項９に記載のレンズ鏡筒と、
撮像素子と、
前記撮像素子を保持するカメラ本体と、を備える、
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出装置およびこれを備えたレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒を搭載可能なビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気的手段により操作リングの回転を検出し、その回転に応じて電動で合焦用レンズを駆動する、いわゆるマニュアルフォーカス（ＭＦ）機能を有するレンズ鏡筒として特許文献１に記載のレンズ鏡筒が知られている。
【０００３】
特許文献１には、回転操作部の周方向に所定の間隔で設けられた複数のスリット（切り欠き）の通過を一対のフォトインタラプタで検出し、その検出信号に基づいて回転操作部の回転方向および回転量を検出するレンズ鏡筒が開示されている。特許文献１のレンズ鏡筒は、回転操作部の回転情報（回転方向および回転量）に応じてステッピングモータでスクリューを回転させ、スクリューに螺合するナットの動きに従動させることで手動合焦動作モード（ＭＦ機能）を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５５８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のレンズ鏡筒は、ＭＦ機能を実現するため、一対のフォトインタラプタを用いた非接触式の構成で、回転操作部の回転を検出する。このため、フォトインタラプタは、比較的大きな消費電流が必要となる。また、撮像装置などに用いられる変位検出装置には消費電力が低いことだけではなく、回転操作部の回転情報（変位情報）を高精度に検出できることも求められている。
【０００６】
そこで本発明は、従来よりも消費電力が低いかつ高精度な変位検出装置およびこれを用いたレンズ鏡筒、撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の変位検出装置は、
複数の検出電極群を有する第１電極部と、
所定の周期パターンを有し、前記第１電極部に対して相対的に移動可能な複数の第２電極を有する第２電極部と、
前記第１電極部と前記第２電極部との間の静電容量に基づいて変位を検出する検出手段とを有し、
前記複数の検出電極群は、複数の第１検出電極を有する第１検出電極群と、前記所定の周期パターンに関して前記第１検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに複数の第２検出電極を有する第２検出電極群を含み、
前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心と、前記複数の第２検出電極のうち互いに隣り合う２つの第２検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来よりも消費電力が低いかつ高精度な変位検出装置およびこれを用いたレンズ鏡筒、撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１における撮像装置のブロック図である。
【図２】実施例１における交換レンズの構成図である。
【図３】実施例１における可動電極および固定電極の詳細図である。
【図４】実施例１における固定電極と可動電極との関係図である。
【図５】実施例１における検出電極群の詳細図である。
【図６】実施例１における固定電極と可動電極との等価回路図および信号処理ブロック図である。
【図７】実施例１における固定電極と可動電極とにより形成される静電容量に基づく信号を示すグラフである。
【図８】実施例１における固定電極と可動電極が相対的に傾いたときの関係図である。
【図９】実施例１の比較例における検出電極群の詳細図である。
【図１０】実施例１の比較例における固定電極と可動電極が相対的に傾いたときの関係図である。
【図１１】実施例１の比較例における固定電極と可動電極とにより形成される静電容量に基づく信号を示すグラフである。
【図１２】実施例２における固定電極と可動電極との関係図である。
【図１３】実施例３における固定電極と可動電極との関係図である。
【図１４】実施例４における固定電極と可動電極との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
（撮像装置の構成）
まず、図１を参照して、本発明の各実施例における変位検出装置を搭載可能な撮像装置（撮像装置本体（一眼レフカメラ）、および、撮像装置本体に着脱可能なレンズ鏡筒（交換レンズ）の構成について説明する。図１は、撮像装置１００のブロック図である。図１中において、各ブロックを繋ぐ実線は電気的な接続を示し、破線は機械的な接続を示している。
【００１２】
撮像装置１００は、撮像素子を保持するカメラ２（撮像装置本体、カメラ本体）と、カメラ２に着脱可能な交換レンズ１（レンズ鏡筒）とを備えている。交換レンズ１は、後述の操作角検出器１０９（変位検出装置）と、操作角検出器１０９による変位の検出結果に基づいて駆動するフォーカスレンズ１０６（レンズユニット）を備えている。カメラマイコン２０１は、後述のようにカメラ２の各部を制御すると共に、交換レンズ１の装着時には接点２０２を介して交換レンズ１との通信を行う。
【００１３】
２段ストローク式のレリーズスイッチ２０３から出力された信号は、カメラマイコン２０１に入力される。カメラマイコン２０１は、レリーズスイッチ２０３から入力された信号に従い、１段目ストロークスイッチ（ＳＷ１）がＯＮであれば、測光装置（不図示）による露光量の決定や後述のＡＦ動作などを行い、撮影準備状態に入る。
【００１４】
またカメラマイコン２０１は、２段目ストロークスイッチ（ＳＷ２）がＯＮになるまでレリーズスイッチ２０３が操作されたことを検出すると、撮像部２０４に撮影開始命令を送信して実際の露光動作を行わせる。撮像部２０４は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどの撮像素子を有し、交換レンズ１を介して形成された光学像を光電変換して画像信号を出力する。
【００１５】
焦点検出部２０５は、カメラ２が後述のＡＦモードに設定されている場合にレリーズスイッチ２０３のＳＷ１がＯＮされると、カメラマイコン２０１から送信される焦点検出開始命令に従い、焦点検出エリア内に存在する物体（被写体）に対して焦点検出を行う。焦点検出部２０５は、焦点検出の結果、この物体に焦点を合せるために必要な、フォーカスレンズ１０６の光軸方向における移動情報（移動方向および移動量）を決定する。表示部２０６は、撮像部２０４により得られた撮影画像などを表示する。
【００１６】
レンズマイコン１０１は、後述のように交換レンズ１の各部の制御を行うと共に、接点１０２を介してカメラ２との通信を行う。ＡＦ／ＭＦスイッチ１０３は、オートフォーカスとマニュアルフォーカスとを切り替えるスイッチであり、使用者がＡＦ（オートフォーカス）モードとＭＦ（マニュアルフォーカス）モードからフォーカスモードの選択をするために用いられる。
【００１７】
ＡＦモードにおいて、カメラマイコン２０１は、レリーズスイッチ２０３のＳＷ１のＯＮに応じて焦点検出部２０５により決定された焦点検出結果を、レンズマイコン１０１へ送信する。レンズマイコン１０１は、この焦点検出結果に基づいて、電気エネルギーにより駆動力を発生するフォーカス駆動モータ１０４を起動する。フォーカス駆動モータ１０４の駆動力は、フォーカス駆動機構１０５へ伝達される。そしてフォーカス駆動機構１０５は、フォーカス駆動モータ１０４の駆動力に従い、フォーカスレンズ１０６が光軸方向に必要移動量だけ駆動される。
【００１８】
フォーカス駆動モータ１０４としては、ステッピングモータや超音波モータなどが適用可能である。フォーカス駆動機構１０５としては、いわゆるバー・スリーブ支持の直動機構や、３本のカム溝を有するカム環と固定部に設けられた３本の直進溝との協働による、いわゆる回転カム機構などが適用可能である。
【００１９】
位置検出エンコーダ１０７（位置検出手段）は、例えば、フォーカスレンズ１０６の光軸方向における位置に対応する情報を出力する絶対値エンコーダである。位置検出エンコーダ１０７としては、基準位置を決定するフォトインタラプタを有し、微細間隔のインクリメンタル信号（例えば、ステッピングモータの駆動パルス数やＭＲセンサのような繰り返し信号）の積算値で絶対位置を検出可能な構成が適用可能である。
【００２０】
ＡＦモードにおいて、レンズマイコン１０１は、焦点検出部２０５の焦点検出結果に基づいて決定されたフォーカスレンズ１０６の必要移動量に応じて、フォーカス駆動モータ１０４を駆動制御する。フォーカスレンズ１０６の必要移動量と、位置検出エンコーダ１０７の検出結果である実際の移動量とが互いに等しくなると、レンズマイコン１０１は、フォーカス駆動モータ１０４を停止し、フォーカス制御が終了したことをカメラマイコン２０１に送信する。
【００２１】
一方、ＭＦモードにおいて、使用者はＭＦ操作リング１０８を操作することにより、フォーカス制御が可能である。操作角検出器１０９は、ＭＦ操作リング１０８の回転角度（変位）を検出する操作角検出器（変位検出装置）である。使用者が表示部２０６により被写体の焦点状態を確認しながらＭＦ操作リング１０８を回転させると、レンズマイコン１０１は、操作角検出器１０９の出力信号を読み取りフォーカス駆動モータ１０４を駆動し、フォーカスレンズ１０６を光軸方向に移動させる。
【００２２】
ＭＦ操作リング１０８の回転を操作角検出器１０９で細かく検出することにより、使用者は微妙なフォーカス制御を行うことが可能であり、ＭＦモードにおける操作性が向上する。操作角検出器１０９による検出の詳細については、後述する。
【００２３】
（レンズ鏡筒の構成）
次に、図２を参照して、交換レンズ１の構成について説明する。図２は、交換レンズ１の構成図である。図２（ａ）は、交換レンズ１の外観図である。回転可能に支持されたＭＦ操作リング１０８は、交換レンズ１の先端部（図２（ａ）中の左側）に配置されている。図２（ｂ）は、ＭＦ操作リング１０８の斜視図である。可動電極１１（第２電極部）は円盤状の導電性の電極であり、ＭＦ操作リング１０８に一体的に取り付けられている。図２（ｂ）に示されるように、可動電極１１は、放射方向に延びた電極が円周方向に扇状電極の有無の繰り返しパターンを有して構成されており、可動電極１１のうち、いわゆる櫛歯部分は外側で繋がって互いの扇状電極が導通している。
【００２４】
図２（ｃ）は、可動電極１１が一体化されたＭＦ操作リング１０８と、固定電極１３（第１電極部）とを光軸方向から見た図である。図２（ｄ）は、固定電極１３を含む固定部材を示している。可動電極１１および固定電極１３は、光軸方向に一定のギャップを保って対向して設けられている。固定電極１３は、周方向に長い扇状に形成された電極である。ＭＦ操作リング１０８は不図示の嵌合支持により定位置での回転が可能である。可動電極１１は、導電性の電極としての別部品の金属リングをＭＦ操作リング１０８に配置しており、ＭＦ操作リング１０８と一体的に構成されている。固定電極１３は、フレキシブル基板の銅箔パターンを電極として、粘着テープや接着により固定されている。つまり、可動電極１１は固定電極１３に対して相対的に移動可能である。
【００２５】
ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、メッキや蒸着、導電物質のスクリーン印刷などの技術を用いてＭＦ操作リング１０８、鏡筒内周壁等に後述する電極パターンを直接形成してもよい。
【実施例１】
【００２６】
（変位検出装置の構成）
次に、図３を参照して、本発明の実施例１として、ＭＦ操作リング１０８の回転角度を検出する操作角検出器１０９の検出原理について詳述する。説明および理解を容易にするため、固定電極１３と可動電極１１の円弧および円形状を直線状にした平面状態で説明を進める。図３は、可動電極１１および固定電極１３の詳細図である。図３（ａ）は固定電極１３の詳細図、図３（ｂ）は可動電極１１の詳細図、図３（ｃ）は固定電極１３と可動電極１１とを重ねた詳細図をそれぞれ示している。図３中の矢印Ｂで示される方向が検出方向（回転方向）である。
【００２７】
まず、図３（ａ）を参照して、固定電極１３の電極パターンについて説明する。ただし、各電極の検出方向の長さについては、図４を参照して後述する。
図３（ａ）に示されるように、固定電極１３は、基準電極部１３ａ（ＧＮＤ電極）および、Ｓ１＋検出電極群１５（第１検出電極群）、Ｓ１−検出電極群１６（第２検出電極群）を有する。固定電極１３はさらにＳ２＋検出電極群１７（第３検出電極群）、Ｓ２−検出電極群１８（第４検出電極群）を有する。各検出電極群は複数の電極からなる。
【００２８】
Ｓ１＋検出電極群１５は、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂを、Ｓ１−検出電極群１６は、Ｓ１−検出電極１６ａとＳ１−検出電極１６ｂを不図示の配線で繋いだものである。Ｓ２＋検出電極群１７は、Ｓ２＋検出電極１７ａとＳ２＋検出電極１７ｂを、Ｓ２−検出電極群１８は、Ｓ２−検出電極１８ａとＳ２−検出電極１８ｂを不図示の配線で繋いだものである。図３（ａ）において、各電極の境界は互いに隣接して描かれているが、実際にはわずかの隙間を開けて互いに絶縁されている。
【００２９】
図３（ｂ）は、可動電極１１を示している。可動電極１１のうち斜線部の領域は、導電性を有する電極部である。繰り返しパターン電極１１ａは、検出出力を変化させる役割を有する繰り返しパターン形状であり、導通電極１１ｂは、繰り返しパターン電極１１ａを繋げて導通させる電極である。
【００３０】
図３（ｃ）は、固定電極１３と可動電極１１を重ねて示している。図３（ｃ）において、可動電極１１は破線及び斜線で示されている。図３（ｃ）において、長さｈは繰り返しパターン電極１１ａと検出電極群１５〜１８とが検出方向Ｂと直交する方向において互いに重なっている長さを示し、コンデンサとして静電容量を形成する領域である。
【００３１】
図３（ｄ）は、固定電極１３および可動電極１１を長さｈ方向から見た図である。図３（ｄ）において、ギャップｄはコンデンサとしての間隔である。静電容量は、対向する電極が互いに重なっている面積とギャップの誘電率とに比例し、ギャップｄに反比例する。すなわち、Ｃ＝ε・Ｓ÷ｄ（Ｃ：静電容量、ε：誘電率、Ｓ：面積、ｄ：ギャップ）のように表される。
【００３２】
（固定電極１３と可動電極１１との関係）
次に、図４を参照して、固定電極１３と可動電極１１の関係について説明する。図４は、固定電極１３と可動電極１１との関係図である。図４の上側において、図３（ａ）と同様に、固定電極１３の各電極パターンが示されている。図４の下側において、可動電極１１の繰り返しパターン電極１１ａが斜線で示されている。
【００３３】
繰り返しパターン電極１１ａは、図３（ｃ）に示されるように、検出電極群１５〜１８のそれぞれと重なった長さｈの領域によりコンデンサを形成する。図４は、ステータス０〜７、および、ステータス０の順に、可動電極１１が検出方向Ｂにおいて左側から右側に移動していく過程での特徴的な８つの状態を示している。可動電極１１および固定電極１３は、図３（ｃ）に示されるように重なることによりコンデンサを形成するが、理解を容易にするため、これらを並べた図４を参照して説明する。
【００３４】
繰り返しパターン電極１１ａの繰り返しピッチ（複数の第２電極の周期をピッチＰとし、本実施例では、１ピッチ内での電極の有無の割合（１ピッチ内の電極の占有率）は、半々であるとして説明する。以下の説明では、斜線で示される繰り返しパターン電極１１ａの一つを便宜的に面積「１」とする。各ステータス間での可動電極１１の移動量は１／８Ｐであり、ステータス０とステータス４は位相が互いに１８０度（１／２Ｐ）異なる状態である。
【００３５】
固定電極１３の基準電極部１３ａ（ＧＮＤ電極）は、可動電極１１の繰り返しパターン電極１１ａと、主に左右のそれぞれ２Ｐの長さの合計４Ｐの長さで重なっている。また基準電極部１３ａの一部は、長さ１０Ｐのうち、左右の長さ２Ｐの間の長さ６Ｐの領域において、繰り返しパターン電極１１ａと重なっている。
【００３６】
すなわち、基準電極部１３ａは、検出方向ＢにおいてピッチＰの整数倍の長さを有し、本実施例において、左右の長さ２Ｐ×２＝４Ｐまたは、全体の長さ１０Ｐである。このため、基準電極部１３ａと可動電極１１の電極部（繰り返しパターン電極１１ａ）との重なり領域の面積は常に一定である。従って、ギャップが一定であれば、静電容量も一定である。
【００３７】
Ｓ１＋検出電極群１５を構成するＳ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂの各電極の電極長さは０．５Ｐであり、電極同士の中心間距離は１Ｐである。Ｓ１−検出電極群１６を構成するＳ１−検出電極１６ａとＳ１−検出電極１６ｂは、各電極の電極長さは０．５Ｐであり、電極同士の中心間距離は２Ｐである。
【００３８】
また、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６は検出方向Ｂにおいて互いに１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有している。言い換えると、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６は、検出方向Ｂにおいて、繰り返しパターン電極１１ａの繰り返し周期の半ピッチ分（１８０度の位相差、１／２ピッチ）ずれて配置されている。
【００３９】
Ｓ１＋検出電極群１５と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス０（第１最大出力状態）では「２」、ステータス４（第１最小出力状態）では「０」、ステータス７を経てステータス０の面積「２」に戻る。以降、この変化を繰り返す。
【００４０】
より詳細には、ステータス０において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１＋検出電極群１５が設けられている領域と対向する複数の電極（図４中ステータス０において紙面下側から５番目及び６番目の電極）を複数の第１対向電極とする。このとき、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）の中心は、複数の第１対向電極の各々の中心と略一致している。
【００４１】
なお、ここでいう略一致とは次のように言い換えることもできる。すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）の中心と複数の第１対向電極の各々の中心とのずれ量をＤ３とし、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々の幅をＷ３とする。このとき、最大出力状態において、０≦Ｄ３／Ｗ３≦０．２０あるいは０≦Ｄ３／Ｗ３≦０．１５あるいは０≦Ｄ３／Ｗ３≦０．１０を満足する状態を前述の略一致している状態と言い換えても良い。
【００４２】
また、ステータス４において、繰り返しパターン電極１１ａのうち第１検出電極群１５が設けられている領域と対向する電極（図４中ステータス４において紙面下側から５番目の電極）を第２対向電極とする。このとき、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）の中心は、第２対向電極の中心と位置が異なる。言い換えれば、第１最小出力状態において、Ｓ１＋検出電極群１５が備える複数の検出電極の各々（１５ａ及び１５ｂ）は、第２対向電極と対向していない。
【００４３】
なお、検出電極群が設けられている領域とは、各検出電極群が備える検出電極のうち最も端に設けられた検出電極を含む領域のことをいう。
【００４４】
言い換えれば、第１検出電極群が設けられている領域とは、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第１検出電極のうち最も互いに離れている２つの第１検出電極間の領域である。同様に、第２検出電極群が設けられている領域とは、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第２検出電極のうち最も互いに離れている２つの第２検出電極間の領域である。
【００４５】
つまり、複数の第１検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域とは、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第１検出電極のうち少なくとも一部のうち最も互いに離れている２つの第１検出電極間の領域である。複数の第２検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域についても同様である。
【００４６】
一方、Ｓ１−検出電極群１６と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス０では「０」、ステータス４では「２」、ステータス７を経てステータス０の面積「０」に戻る。以降、この変化を繰り返す。
【００４７】
より詳細には、ステータス０において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１−検出電極群１６が設けられている領域と対向する複数の電極（図４中ステータス０において紙面下側から５番目及び６番目の電極）を複数の第３対向電極とする。このとき、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極のうち少なくとも一つ（１６ａあるいは１６ｂ）の中心は第複数の３対向電極のうち少なくとも一つの中心と位置が異なる。言い換えれば、第１最大出力状態において、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極のうち少なくとも一つ（１６ａあるいは１６ｂ）は複数の第３対向電極のうち少なくとも一つと対向していない。
【００４８】
また、ステータス４において、繰り返しパターン電極１１ａのうちＳ１−検出電極群１６が設けられている領域と対向する複数の電極（図４中ステータス４において紙面下側から４番目及び６番目の電極）を複数の第４対向電極とする。このとき、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極（１６ａ及び１６ｂ）の各々の中心は、複数の第４対向電極の各々の中心と略一致している。
【００４９】
なお、ここでいう略一致とは次のように言い換えることもできる。すなわち、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極の各々（１６ａ及び１６ｂ）の中心と複数の第２対向電極の各々の中心とのずれ量をＤ４とし、Ｓ１−検出電極群１６が備える複数の検出電極の各々の幅をＷ４とする。このとき、最小出力状態において、０≦Ｄ４／Ｗ４≦０．２０あるいは０≦Ｄ４／Ｗ４≦０．１５あるいは０≦Ｄ４／Ｗ４≦０．１０を満足する状態を前述の略一致している状態と言い換えても良い。
【００５０】
以上まとめると、第１最大出力状態においては、Ｓ１＋検出電極群１５が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積は、Ｓ１−検出電極群１６が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積よりも大きい。そして、第１最小出力状態においては、Ｓ１＋検出電極群１５が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積は、Ｓ１−検出電極群１６が設けられている領域と可動電極１１が重なる面積よりも小さい。
【００５１】
ギャップが一定であれば、この重なり領域の面積変化とともに静電容量は変化する。このように、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６に関して、重なり領域の面積および静電容量は互いに逆に変化する。本実施例において、Ｓ１＋検出電極群１５およびＳ１−検出電極群１６は、一組の変位検出電極対である。
【００５２】
Ｓ２＋検出電極群１７を構成するＳ２＋検出電極１７ａとＳ２＋検出電極１７ｂの各電極の電極長さは０．５Ｐであり、電極同士の中心間距離は２Ｐである。Ｓ２−検出電極群１８を構成するＳ２−検出電極１８ａとＳ２−検出電極１８ｂ各電極の電極長さは０．５Ｐであり、電極同士の中心間距離は１Ｐである。また、Ｓ２＋検出電極群１７とＳ２−検出電極群１８は検出方向Ｂにおいて互いに１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有している一組の変位検出電極対である。
【００５３】
図４に示されるように、これら二組の変位検出電極対は、検出方向ＢにおいてピッチＰに換算して２Ｐ＋１／４Ｐの位相ずれを有し、二組の静電容量は互いに（１／４）Ｐだけずれた変化を示す。すなわち、Ｓ２＋検出電極群１７と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス２では「２」、ステータス６では「０」となる。一方、Ｓ２−検出電極群１８と繰り返しパターン電極１１ａとの重なり領域の面積は、ステータス２では「０」、ステータス６では「２」となる。このように、Ｓ２＋検出電極群１７とＳ２−検出電極群１８に関して、重なり領域の面積および静電容量は互いに逆に変化する。
【００５４】
（各検出電極群の面積重心位置）
次に、図５を参照して、各検出電極群の面積重心位置（あるいは重心位置）について説明する。面積重心位置とは、所定の方向から見た際の各検出電極群が設けられている領域の重心位置のことをいう。所定の方向とは、可動電極１１が備える複数の電極が並べられている方向（図３紙面上下方向）と直交する方向あるいはＭＦ操作リング１０８の周方向と直交する方向である。
【００５５】
図５は、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の各電極と検出方向Ｂにおける面積重心（図心）位置を示している。横軸はＳ１−検出電極１６ａの中心を原点として、検出方向Ｂにおける位置を示している。ここで、Ｓ１＋検出電極１５ａ、Ｓ１＋検出電極１５ｂの長さｈ（繰り返しパターン電極１１ａとコンデンサを形成する領域の長さ）は等しく、検出方向Ｂの幅は共に０．５Ｐである。Ｓ１＋検出電極１５ａの中心は横軸０．５Ｐの位置、Ｓ１＋検出電極１５ｂの中心は横軸１．５Ｐの位置に配置されている。
【００５６】
従って、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂを合わせたＳ１＋検出電極群１５の面積重心Ｇ１は、（０．５Ｐ＋１．５Ｐ）÷２＝１Ｐの位置にある。Ｓ１−検出電極１６ａ、Ｓ１−検出電極１６ｂの長さｈ（繰り返しパターン電極１１ａとコンデンサを形成する領域の長さ）は等しく、検出方向Ｂの幅は共に０．５Ｐである。Ｓ１−検出電極１６ａの中心は横軸０Ｐの位置、Ｓ１−検出電極１６ｂの中心は横軸２Ｐの位置に配置されている。
【００５７】
従って、Ｓ１−検出電極１６ａとＳ１−検出電極１６ｂを合わせたＳ１−検出電極群１６の面積重心Ｇ１は、（０Ｐ＋２Ｐ）÷２＝１Ｐの位置にある。すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の検出方向Ｂにおける面積重心位置は共に、一点鎖線で示される面積重心Ｇ１にある。このように、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心位置が近傍になるように検出電極を配置することによる効果は後述する。
【００５８】
上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極が設けられている領域の重心を第１重心とする。さらに、複数の第２検出電極のうち互いに隣り合う２つの第２検出電極が設けられている領域の重心を第２重心とする。このとき、第１重心と第２重心との間の距離が、繰り返しパターン電極１１ａ（複数の第２電極）の所定の周期パターンの周期の１／５未満である。
【００５９】
ここでいう複数の検出電極のうち互いに隣り合う２つの検出電極とは、互いに隣接する２つの検出電極を意味する表現ではない。図４中のＳ１＋検出電極が備える複数の検出電極１５ａ及び１５ｂを例に挙げて説明する。検出電極１５ａ及び１５ｂのように、繰り返しパターン電極１１ａの配列方向において、同じ検出電極群あるいは別の検出電極に含まれるある検出電極と、その次あるいはその前に設けられた検出電極とを互いに隣り合う２つの検出電極とする。
【００６０】
なお、第１重心と第２重心との間の距離が、繰り返しパターン電極１１ａの所定の周期パターンの周期の１／１０未満あるいは１／２０未満であるとより好ましい。本実施例においては、図４中に示すステータス０（第１最大出力状態）においてもステータス４（第１最小出力状態）においても第１重心と第２重心との間の距離は上記の各条件を満たしている。
【００６１】
上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第１検出電極は第１の対称軸を中心として対称に配置されており、複数の第２検出電極は、第２対称軸を中心として対称に配置されている。そして、第１対称軸と第２対称軸との距離が所定の周期パターンの周期の１／５未満である。第１対称軸と第２対称軸との間の距離が、繰り返しパターン電極１１ａの所定の周期パターンの周期の１／１０未満あるいは１／２０未満であるとより好ましい。
【００６２】
上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第１検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域の重心を第１重心とし、複数の第２検出電極のうち少なくとも一部が設けられている領域の重心を第２重心とする。このとき、第１重心及び第２重心は複数の第２電極のうちの所定の第２電極と同じ幅を持つ領域あるいは複数の第２電極間の所定の領域と同じ幅を持つ領域内に設けられている。
【００６３】
図４を用いてより詳細に説明すると、図４中ステータス０において、第１の重心及び第２の重心は複数の第２電極間の領域（図４中ステータス０において紙面下側から５番目及び６番目の電極間の領域）と同じ幅を持つ領域に設けられている。また、図４中ステータス４において、第１重心及び第２重心は所定の第２電極（図４中ステータス０４おいて紙面下側から５番目の電極）と同じ幅を持つ領域に設けられている。
【００６４】
上記の各検出電極群の重心位置に関する記載はさらに次のように言い換えることもできる。すなわち、複数の第２電極が配列されている方向において、第１重心と第２重心のずれ量をＤ１とし、所定の第２電極の幅をＷ１とする。このとき、０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．２０あるいは０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．１５あるいは０≦Ｄ１／Ｗ１≦０．１０を満足している。
【００６５】
（コンデンサの等価回路および信号処理部）
次に、図６を参照して、本実施例における固定電極１３と可動電極１１によって形成されるコンデンサの等価回路および信号処理部について説明する。図６は、固定電極１３と可動電極１１との等価回路図および信号処理ブロック図である。図６に示されるように、固定電極１３を構成する各電極は、可動電極１１に対してコンデンサを形成する。
【００６６】
ここで、基準電極部１３ａおよび検出電極群１５〜１８により形成されるコンデンサの静電容量をそれぞれＣＧ、ＣＳ１＋、ＣＳ１−、ＣＳ２＋、ＣＳ２−とする。ギャップが一定である場合、静電容量ＣＳ１＋、ＣＳ１−、ＣＳ２＋、ＣＳ２−は、可動電極１１の移動により変化する可変コンデンサである。一方、静電容量ＣＧは、可動電極１１の移動により変化しない固定値のコンデンサである。
【００６７】
アナログスイッチアレイ１９は、アナログスイッチ１９ｂ〜１９ｅを有する。本実施例において、アナログスイッチ１９ｂ〜１９ｅは、検出電極群１５〜１８に直列でそれぞれ接続されている。演算回路２１は、時分割で、アナログスイッチ１９ｂ〜１９ｅを一つずつ短絡状態に設定する。静電容量検出回路２０は、静電容量ＣＧと、静電容量ＣＧに直列に繋がっている静電容量ＣＳ１＋、ＣＳ１−、ＣＳ２＋、ＣＳ２−のそれぞれとを合成した静電容量（合成静電容量）を検出する。直列に繋がった二つのコンデンサの合成容量は、その逆数が二つのコンデンサの逆数の和に等しい。
【００６８】
すなわち、静電容量ＣＧとＣＳ１＋の合成容量ＣＧ＿Ｓ１＋において、１／ＣＧ＿Ｓ１＋＝１／ＣＧ＋１／ＣＳ１＋が成立する。静電容量ＣＧとＣＳ１−の合成容量ＣＧ＿Ｓ１−、静電容量ＣＧとＣＳ２＋の合成容量ＣＧ＿Ｓ２＋、静電容量ＣＧとＣＳ２−の合成容量ＣＧ＿Ｓ２−においても同様である。演算回路２１は、静電容量検出回路２０による検出結果に基づいて、信号Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ出力する。これらの信号の詳細については、後述する。
【００６９】
（コンデンサの静電容量に基づく出力信号）
次に、図７を参照して、固定電極１３と可動電極１１によって形成されるコンデンサの静電容量に基づく出力信号について説明する。図７は、特にＳ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６に対応する、固定電極１３と可動電極１１によって形成される静電容量に基づく出力信号を示すグラフである。
【００７０】
図７において、横軸は図４を参照して説明したステータス０〜７および０、縦軸は静電容量（合成容量、差動信号）をそれぞれ示している。図７は、Ｓ１＋合成容量７１１が合成容量ＣＧ＿Ｓ１＋、Ｓ１−合成容量７１２が合成容量ＣＧ＿Ｓ１−に相当する。Ｓ１＋検出電極群１５は、Ｓ１−検出電極群１６に対して１８０度（１／２Ｐ）の位相差を有する。
【００７１】
すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６に関して、重なり領域の面積および静電容量は互いに逆に変化する。このため、Ｓ１−合成容量７１２のステータス４における出力値は、Ｓ１＋合成容量７１１のステータス０における出力値と等しい。Ｓ１差動容量７１３は、変位検出電極対の差動出力（差動信号）を示している。Ｓ１差動容量７１３は、Ｓ１＋合成容量７１１とＳ１−合成容量７１２の差動信号Ｓ１を示す。
【００７２】
すなわち、Ｓ１差動容量７１３は、Ｓ１＋合成容量７１１からＳ１−合成容量７１２を減算した信号に相当する。これらの差動演算は、図６に示される演算回路２１により行われる。Ｓ２＋検出電極群１７、Ｓ２−検出電極群１８についても同様に合成容量ＣＧ＿Ｓ１＋、合成容量ＣＧ＿Ｓ１−の差動信号Ｓ２を演算する。
【００７３】
レンズマイコン１０１が演算回路２１からこの差動信号を随時読み込むことにより、ＭＦ操作リング１０８の回転をより細かく検出することが可能となるため、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。また、本実施例において、変位検出のための複数の変位検出電極対および参照電極対からの静電容量情報は、差動演算によって得られる。このため、浮遊容量や各電極間や近辺の物質間に生じる規制容量に対して、より安定した変位検出を行うことができる。
【００７４】
（固定電極１３が可動電極１１に対して相対的に傾いたときの出力変化）
次に、図７、図８を用いて、固定電極１３と可動電極１１が長さｈ方向の軸回りに相対的に傾いた時の出力変化について説明する。図８は、固定電極１３と可動電極１１を長さｈ方向から見た図である。
【００７５】
図８（ａ）は固定電極１３と可動電極１１が平行な場合、図８（ｂ）は回転中心Ｏ２回りに相対的に傾いた場合、図８（ｃ）は回転中心Ｏ３回りに相対的に傾いた場合を示している。図７の実線で示しているＳ１＋合成容量７１１、Ｓ１−合成容量７１２、Ｓ１差動容量７１３は、図８（ａ）の位置関係の場合の出力に相当する。また、図７の破線で示しているＳ１＋合成容量７２１、Ｓ１−合成容量７２２、Ｓ１差動容量７２３は、図８（ｂ）に相当する。図７の一点鎖線で示しているＳ１＋合成容量７３１、Ｓ１−合成容量７３２、Ｓ１差動容量７３３は、図８（ｃ）に相当する。
【００７６】
図８において、ギャップＬ１〜４は、各位置における固定電極１３と可動電極１１のギャップを示している。固定電極１３と可動電極１１が検出方向Ｂに直交する方向で相対的に傾いたときの出力変動は、Ｓ１＋検出電極群１５の面積重心とＳ１−検出電極群１６の面積重心が近傍になるように配置することによって低減できている。本効果の詳細は後述する。
【００７７】
（比較例における固定電極１３と可動電極１１の関係）
次に、図９〜図１１を参照して、比較例として、Ｓ１＋検出電極群１１５の面積重心とＳ１−検出電極群１１６の面積重心が近傍にならない場合の固定電極１１３と可動電極１１１の関係を説明する。図９は比較例の、Ｓ１＋検出電極群１１５とＳ１−検出電極群１１６の各電極と検出方向Ｂにおける面積重心（図心）位置を示している。横軸はＳ１＋検出電極１１５ａの中心を原点として、検出方向Ｂにおける位置を示している。
【００７８】
ここで、Ｓ１＋検出電極１１５ａ、Ｓ１＋検出電極１１５ｂの長さｈ（繰り返しパターン電極１１１ａとコンデンサを形成する領域の長さ）は等しく、検出方向Ｂの幅は共に０．５Ｐである。Ｓ１＋検出電極１１５ａの中心を原点とすると、Ｓ１＋検出電極１１５ｂの中心は横軸１Ｐの位置に配置されている。
【００７９】
従って、Ｓ１＋検出電極１１５ａとＳ１＋検出電極１１５ｂを合わせたＳ１＋検出電極群１１５のＳ１＋検出電極群面積重心Ｇ３は、（０Ｐ＋１Ｐ）÷２＝０．５Ｐの位置にある。Ｓ１−検出電極１１６ａ、Ｓ１−検出電極１１６ｂの長さｈ（繰り返しパターン電極１１１ａとコンデンサを形成する領域の長さ）は等しく、検出方向Ｂの幅は共に０．５Ｐである。Ｓ１−検出電極１１６ａの中心は横軸１．５Ｐの位置、Ｓ１−検出電極１１６ｂの中心は横軸２．５Ｐの位置に配置されている。
【００８０】
従って、Ｓ１−検出電極１１６ａとＳ１−検出電極１１６ｂを合わせたＳ１−検出電極群１１６のＳ１−検出電極群面積重心Ｇ４は、（１．５Ｐ＋２．５Ｐ）÷２＝２Ｐの位置にある。すなわち、Ｓ１＋検出電極群１１５のＳ１＋検出電極群面積重心Ｇ３と、Ｓ１−検出電極群１１６のＳ１−検出電極群面積重心Ｇ４の検出方向Ｂにおける位置は１．５Ｐ分異なる。
【００８１】
（比較例における固定電極１３が可動電極１１に対して相対的に傾いたときの出力変化）
図１０、図１１は比較例の、固定電極１１３と可動電極１１１が長さｈ方向の軸周りに相対的に傾いた時の位置関係と、静電容量出力である。それぞれ、図８、図７に対応する。図１０は、固定電極１１３と可動電極１１１を長さｈ方向から見た図である。図１０（ａ）は固定電極１１３と可動電極１１１が平行な場合、図１０（ｂ）は回転中心Ｏ５回りに相対的に傾いた場合、図１０（ｃ）は回転中心Ｏ６回りに相対的に傾いた場合を示している。図１１の実線で示しているＳ１＋合成容量８１１、Ｓ１−合成容量８１２、Ｓ１差動容量８１３は、図１０（ａ）の位置関係の場合の出力に相当する。
【００８２】
また、図１１の破線で示しているＳ１＋合成容量８２１、Ｓ１−合成容量８２２、Ｓ１差動容量８２３は、図１０（ｂ）に相当し、図１１の一点鎖線で示しているＳ１＋合成容量８３１、Ｓ１−合成容量８３２、Ｓ１差動容量８３３は、図１０（ｃ）に相当する。
【００８３】
図１０において、矢印は各位置における固定電極１１３と可動電極１１１のギャップを示している。図１０（ｂ）は、固定電極１１３と可動電極１１１が回転中心Ｏ５回りに相対的に傾いた場合であり、平行の場合（図１０（ａ））と比較すると、Ｓ１＋検出電極群１１５はギャップが広がり、Ｓ１−検出電極群１１６はギャップが狭まっている。
【００８４】
このため、Ｓ１＋合成容量８２１は、平行時の出力Ｓ１＋合成容量８１１に対して、ギャップが広がるため出力は小さくなっている。Ｓ１−合成容量８２２は、平行時の出力Ｓ１−合成容量８１２に対して、ギャップが狭まるため出力は大きくなっている。これにより、Ｓ１差動容量８２３は、平行時の出力Ｓ１差動容量８１３に対して、出力全体が小さくなっている。
【００８５】
図１０（ｃ）は、固定電極１１３と可動電極１１１が回転中心Ｏ６回りに相対的に傾いた場合であり、平行の場合（図１０（ａ））と比較すると、Ｓ１＋検出電極群１１５とＳ１−検出電極群１１６は共にギャップが広がっている。Ｓ１＋検出電極群１１５は回転中心Ｏ６に対して離れた位置に配置されており、Ｓ１−検出電極群１１６は回転中心Ｏ６に対して近い位置に配置されている。
【００８６】
従って、Ｓ１＋検出電極群１１５の方がＳ１−検出電極群１１６よりもギャップの広がりが大きくなる。このため、Ｓ１＋合成容量８３１、Ｓ１−合成容量８３２は共に、平行時の出力Ｓ１＋合成容量８１１、Ｓ１−合成容量８１２に対して出力が小さくなり、Ｓ１＋合成容量の変動量の方がＳ１−合成容量の変動量よりも大きい。このように、Ｓ１＋とＳ１−で合成容量の変動量の差が大きいため、Ｓ１差動容量８３３は平行時の出力Ｓ１差動容量８１３に対して、出力全体が小さくなっている。
【００８７】
これにより、比較例の電極配置では、ＭＦ操作リング１０８のメカガタ等によって、固定電極１１３と可動電極１１１の間に前記相対傾きが起きた場合、出力が大きく変動してしまう。出力が変動すると、ＭＦ操作リング１０８の回転変位を誤検出してしまう。このため、ＭＦモードでの操作性が低下する。
【００８８】
（電極が傾いた場合の出力変動を低減可能な原理）
次に、実施例において、固定電極１３と可動電極１１が長さｈ方向で相対的に傾いたときの出力変動を低減する効果について説明する。図８（ｂ）は回転中心Ｏ２回りに相対的に傾いた場合を示している。
【００８９】
検出方向Ｂにおいて回転中心Ｏ２は、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心Ｇ１と同位置にある。このため、平行の場合（図８（ａ））と比較すると、Ｓ１＋検出電極群１５ではＳ１＋第１ギャップＬ３はギャップが広がり、Ｓ１＋第２ギャップＬ４はギャップが狭まる。
【００９０】
ここで、面積重心Ｇ１は、（面積重心から各電極中心までの距離）×（電極面積）の和が、面積重心の左右で等しくなる位置である。固定電極１３と可動電極１１が相対的に傾いている場合、ギャップ変動量は、回転中心からの距離に比例する。ギャップ変動量が大きいと、静電容量値の変動も大きくなる。
【００９１】
すなわち、回転中心からの距離が大きいと、静電容量値の変動が大きくなる。また、静電容量値は、Ｃ＝ε・Ｓ÷ｄ（Ｃ：静電容量、ε：誘電率、Ｓ：面積、ｄ：ギャップ）で表わされる。このため、同じギャップ変動量で比較すると、静電容量値の変動量は、電極面積に比例する。
【００９２】
本実施例では、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂの面積は等しいため、面積重心Ｇ１からＳ１＋検出電極１５ａ、Ｓ１＋検出電極１５ｂまでの距離は等しい。このため、Ｓ１＋第１ギャップＬ３のギャップ変動量と、Ｓ１＋第２ギャップＬ４のギャップ変動量は略一致する。また、ギャップ変動方向は、Ｓ１＋第１ギャップＬ３とＳ１＋第２ギャップＬ４で逆なので、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂの静電容量出力変動は逆方向になる。
【００９３】
従って、面積は等しく、ギャップ変動量は略一致し、変動方向が逆であるため、Ｓ１＋検出電極１５ａとＳ１＋検出電極１５ｂの和であるＳ１＋検出電極群１５全体の出力変動が低減される。これは、図７の実線Ｓ１＋合成容量７１１から破線Ｓ１＋合成容量７２１への変化に対応する。本実施例では、Ｓ１＋第１ギャップＬ３とＳ１＋第２ギャップＬ４のギャップ変動量が略一致する。
【００９４】
しかし、静電容量値は、Ｃ＝ε・Ｓ÷ｄで表わされるため、ギャップ変動量と静電容量値の変化は比例しない。すなわち、実線Ｓ１＋合成容量７１１と破線Ｓ１＋合成容量７２１は完全には一致しない。このため、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６は近傍に配置することが望ましい。Ｓ１−検出電極群１６においても同様に、出力変動が低減され、図７のＳ１−合成容量７１２からＳ１−合成容量７２２への変化に対応する。
【００９５】
このように、本実施例ではＳ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心Ｇ１を検出方向Ｂにおいて近傍に配置しているため、回転中心Ｏ２回りで相対傾きが発生した際に、どちらにも出力変動低減効果を発生させることができる。このため、Ｓ１差動容量７２３もＳ１差動容量７１３からの出力変動量を低減できる。
【００９６】
図８（ｃ）は回転中心Ｏ３回りに相対的に傾いた場合を示している。検出方向Ｂにおいて回転中心Ｏ３は、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心Ｇ１と異なる位置にある。このとき、平行の場合（図８（ａ））と比較すると、Ｓ１＋検出電極群１５ではＳ１＋第１ギャップＬ３、Ｓ１＋第２ギャップＬ４共にギャップが広がる。
【００９７】
このため、図７のＳ１＋合成容量７１１からＳ１＋合成容量７３１のように出力全体が小さくなる。Ｓ１−検出電極群１６でも同様に、Ｓ１−第１ギャップＬ１、Ｓ１−第２ギャップＬ２共にギャップが広がり、図７のＳ１−合成容量７１２からＳ１−合成容量７３２のように出力全体が小さくなる。
【００９８】
ここで、ギャップｄ１は平行時（図８（ａ））での固定電極１３と可動電極１１のギャップを示し、ギャップｄ２は図８（ｃ）における面積重心Ｇ１位置での固定電極１３と可動電極１１のギャップを示している。図８（ｂ）で説明したように、面積重心Ｇ１回りの相対傾きでのＳ１差動容量７１３からＳ１差動容量７２３への出力変動は小さい。すなわち、図８（ｃ）において、Ｓ１＋検出電極群１５、Ｓ１−検出電極群１６の出力変動は、全体のギャップが、ギャップｄ１からギャップｄ２に変化したときの出力変動に近い値になる。
【００９９】
このため、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心を近傍に配置することで、固定電極１３と可動電極１１の相対傾きが起きたときの、Ｓ１＋検出電極群１５の出力変動とＳ１−検出電極群１６の出力変動を近い値にできる。これによって、差動容量の変動（Ｓ１差動容量７１３からＳ１差動容量７３３への変動）を低減できる。
【０１００】
（本実施例と比較例との性能差）
次に、実施例と比較例の出力変動を比較する。比較例の図１１のＳ１差動容量８１３に対するＳ１差動容量８２３、Ｓ１差動容量８３３は、出力振幅の変動に加えて、出力全体がオフセットすることで、出力変動が大きくなる。実施例の図７のＳ１差動容量７１３に対するＳ１差動容量７２３、Ｓ１差動容量７３３は出力全体のオフセットが低減されて、全体のギャップ変動による出力振幅の変動が主として残る。このように、実施例では出力変動を低減できている。
【０１０１】
すなわち、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心を検出方向Ｂにおいて近傍に配置することで、ＭＦ操作リング１０８のメカガタ等によって固定電極１３と可動電極１１の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。このため、出力変動によるＭＦ操作リング１０８の回転変位の誤検出を低減でき、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。
【０１０２】
（その他の構成）
また本実施例では、Ｓ２＋検出電極群１７（第３検出電極群）とＳ２−検出電極群１８（第４検出電極群）の面積重心Ｇ２を検出方向Ｂにおいて近傍に配置している。これにより、Ｓ２＋検出電極群１７とＳ２−検出電極群１８の差動容量においても同様に、固定電極１３と可動電極１１の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。
【０１０３】
上記の各検出電極群の重心位置に関する記載は、前述のＳ１＋検出電極群１５の重心位置とＳ１−検出電極群１６の重心位置に関する記載と同様に言い換えることができる。
【０１０４】
すなわち、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第３検出電極のうち互いに隣り合う２つの第３検出電極が設けられている領域の重心を第３重心とする。さらに複数の第４検出電極のうち互いに隣り合う２つの第４検出電極が設けられている領域の重心を第４重心とする。このとき、第３重心及び第４重心は複数の第２電極のうちの所定の第２電極と同じ幅を持つ領域あるいは複数の第２電極間の所定の領域と同じ幅を持つ領域内に設けられている。このとき、第３重心と第４重心との間の距離が、繰り返しパターン電極１１ａ（複数の第２電極）の所定の周期パターンの周期の１／５未満である。
【０１０５】
なお、第３重心と第４重心との間の距離が、繰り返しパターン電極１１ａの所定の周期パターンの周期の１／１０未満あるいは１／２０未満であるとより好ましい。本実施例においては、図４中に示すステータス２（第２最大出力状態）においてもステータス６（第２最小出力状態）においても第３重心と第４重心との間の距離は上記の各条件を満たしている。
【０１０６】
ステータス２は第３検出電極群と前記複数の第２電極が重なる面積が最大になる第２最大出力状態であり、ステータス６は第３検出電極群と複数の第２電極が重なる面積が最小になる第２最小出力状態である。
【０１０７】
前述の第１重心と第２重心がある所定の第２電極あるいは所定の領域に設けられていることに関する記載は、第１重心を第３重心に、第２重心を第４重心に置き換えればよい。また、前述の両重心のずれ量に関する条件式については、第３重心と第４重心のずれ量をＤ２とし、条件式中のＤ１をＤ２に置き換えればよい。
【０１０８】
また、複数の第２電極が配列されている方向において、複数の第３検出電極は第３対称軸を中心として対称に配置されており、複数の第４検出電極は、第４対称軸を中心として対称に配置されているとする。このとき、前述の第１対称軸を第３対称軸に、前述の第２対称軸を第４対称軸に置き換えればよい。
【０１０９】
本実施例において、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ２＋検出電極群１７は１／４Ｐ（９０度）の位相差を有しており、Ｓ１−検出電極群１６とＳ２−検出電極群１８は１／４Ｐ（９０度）の位相差を有している。このため、Ｓ１＋検出電極群１５とＳ１−検出電極群１６の面積重心Ｇ１と、Ｓ２＋検出電極群１７とＳ２−検出電極群１８の面積重心Ｇ２は検出方向Ｂにおいて、１／４Ｐ（９０度）の位相差を持つ。ここで、面積重心Ｇ１と面積重心Ｇ２はなるべく近傍になるように配置することが望ましい。これによって、固定電極１３と可動電極１１に前記相対傾きが発生した際の、Ｓ１差動容量とＳ２差動容量の相対ずれを低減することができる。
【０１１０】
つまり、複数の検出電極群は、複数の第３検出電極を有する第３検出電極群と、所定の周期パターンに関して第３検出電極群に対して１８０度の位相差を有するとともに複数の第４検出電極を有する第４検出電極群をさらに含んでいる。そして、第３検出電極群は、所定の周期パターンに関して第１検出電極群に対して所定の位相差を有し、第４検出電極群は、所定の周期パターンに関して第２検出電極群に対して所定の位相差を有している。
【０１１１】
そして、複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極が設けられている領域の重心は、複数の第３検出電極のうち互いに隣り合う２つの第３検出電極が設けられている領域の重心に対して前記所定の位相差を有する。ここでいう所定の位相差とは本実施例においては９０度の位相差である。
【０１１２】
本実施例中で、繰り返しパターン電極１１ａの１ピッチ内の電極の有無割合は半々であるとしたが、これ以外の割合でも本実施例の効果が損なわれることはない。また、検出電極の長さを０．５Ｐとしたが、これ以外の長さでも本実施例の効果が損なわれることはない。
【０１１３】
（その他の効果）
フォトインタラプタは、遮光部とスリット部で出力信号が変化しており、遮光部の幅内やスリットの幅内での移動では、フォトインタラプタの出力が変化しにくい。このため、一対のフォトインタラプタのいずれの出力も変化しない範囲では、回転操作部の回転を検出することができないため、回転検出の分解能を更に高めることは困難である。
【０１１４】
これに対して、本実施例における操作角検出器１０９では、差動信号出力の振幅が大きくできる。差動信号の出力振幅が大きくできると、出力に発生するノイズに対するＳ／Ｎが大きくなる。このため、レンズマイコン１０１が演算回路１７から読み込んだ差動信号の分解能が高くなる。その結果、フォトインタラプタを用いた従来の変位検出装置と比較して分解能を高くすることができる。なお、以後の本発明の各実施例においても本実施例と同様の効果を得ることができる。
【実施例２】
【０１１５】
次に、図１２を参照して、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、検出電極群を構成する複数電極の数と配置が実施例１とは異なる。
【０１１６】
図１２は、固定電極のＳ１＋検出電極群２１５と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群２１６および、可動電極の繰り返しパターン電極２１１ａを示している。本実施例では、Ｓ１＋検出電極群２１５、Ｓ１−検出電極群２１６が４つずつの電極で構成されている。
【０１１７】
本実施例における面積重心は、Ｓ１＋検出電極群２１５、Ｓ１−検出電極群２１６共に、検出方向Ｂにおいて面積重心Ｇ５近傍にある。実施例１で説明したように、面積重心は、（面積重心から各電極中心までの距離）×（電極面積）の和が、面積重心の左右で等しくなる位置である。
【０１１８】
これは、電極の数が３つ以上であっても同様である。従って、Ｓ１＋検出電極群２１５とＳ１−検出電極群２１６の面積重心が近傍にあることによって、検出方向Ｂ直交方向（紙面上下方向）回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。
【０１１９】
すなわち、Ｓ１＋検出電極群２１５とＳ１−検出電極群２１６の面積重心を検出方向Ｂにおいて近傍に配置することで、ＭＦ操作リング１０８のメカガタ等によって固定電極と可動電極の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。このため、出力変動によるＭＦ操作リング１０８の回転変位の誤検出を低減でき、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。
【０１２０】
このように、本発明の各実施例で示す変位検出装置は以下の構成を有している。すなわち、前記複数の第２電極が配列されている方向において、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心を第１重心とする。そして、前記複数の第２検出電極のうち互いに隣り合う２つの第２検出電極のうちの少なくとも一部が設けられている領域の重心を第２重心とする。このとき、第１重心との第２重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である。
【０１２１】
言い換えれば、本発明の各実施例で示す変位検出装置は以下の構成を有している。すなわち、前記複数の第１検出電極のうち互いに隣り合う２つの第１検出電極が設けられている領域の重心を第１重心とする。また、この互いに隣り合う２つの第１検出電極よりも内側あるいは外側に設けられている複数の第２検出電極のうち、互いに隣り合うとともに前述の互いに隣り合う２つの第１検出電極に隣り合う２つの第２検出電極が設けられている領域の重心を第２重心とする。このとき、第１重心との第２重心との間の距離が、前記所定の周期パターンの周期の１／５未満である。
【０１２２】
図１２を例に挙げて上記構成を説明する。互いに隣り合う２つの第１検出電極対Ａ（図１２下側から１個目及び４個目の電極）が設けられている領域の重心が第１重心である。そして、第１検出電極対Ａの内側に設けられ、互いに隣り合い、第１検出電極対Ａに隣り合う第２検出電極対Ｂ（図１２下側から２個目及び３個目の電極）が設けられている領域の重心が第２重心である。
【０１２３】
この関係は、第１検出電極対Ｃ（図１２下側から６個目及び７個目の電極）と第２検出電極対Ｄ（図１２下側から５個目及び８個目の電極）との間においても成り立つ。あるいは第３検出電極群及び第４検出電極群を備えた構成においても成り立ち、前述の対称軸を用いた各複数の検出電極群が設けられている領域の重心位置の関係においても成り立つ。
【０１２４】
一方で、第１検出電極対Ｅ（図１２下側から４個目及び６個目の電極）の内側には２つの第２検出電極が無い。また、第１検出電極対Ｅの外側には第１検出電極対Ｅに隣り合う２つの第２検出電極が無い。
【実施例３】
【０１２５】
次に、図１３を参照して、本発明の実施例３について説明する。本実施例は、検出電極群を構成する複数電極の形状と配置が実施例１、２とは異なる。
【０１２６】
図１３は、固定電極のＳ１＋検出電極群３１５と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群３１６および、可動電極の繰り返しパターン電極３１１ａを示している。本実施例では、Ｓ１＋検出電極群３１５、Ｓ１−検出電極群３１６が４つずつの電極で構成されている。検出方向Ｂにおける各電極長さは０．５Ｐであり、検出方向Ｂ直交方向（紙面上下方向）長さは、２つずつ（計４つ）が長さｈ、他の２つずつ（計４つ）が長さｈ／２である。
【０１２７】
本実施例における面積重心は、Ｓ１＋検出電極群３１５、Ｓ１−検出電極群３１６共に、検出方向Ｂにおいて面積重心Ｇ６近傍にある。各電極の面積が異なる場合でも、面積重心は、（面積重心から各電極中心までの距離）×（電極面積）の和が、面積重心の左右で等しくなる位置である。このため、本実施例のように各電極の面積が異なる場合でも差動容量の変動低減効果が損なわれることはない。
【０１２８】
つまり、Ｓ１＋検出電極群３１５とＳ１−検出電極群３１６の面積重心が近傍にあることによって、検出方向Ｂ直交方向（紙面上下方向）回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。
【０１２９】
すなわち、Ｓ１＋検出電極群３１５とＳ１−検出電極群３１６の面積重心を検出方向Ｂにおいて近傍に配置することで、ＭＦ操作リング１０８のメカガタ等によって固定電極と可動電極の間に前記相対傾きが起きた場合の出力変動を低減できる。このため、出力変動によるＭＦ操作リング１０８の回転変位の誤検出を低減でき、ＭＦモードでの操作性をさらに向上させることができる。
【実施例４】
【０１３０】
次に、図１４を参照して、本発明の実施例４について説明する。本実施例は、検出電極群を構成する複数電極の形状と配置が実施例１〜３とは異なる。
【０１３１】
図１４は、固定電極のＳ１＋検出電極群と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なるＳ１−検出電極群および、可動電極の繰り返しパターン電極４１１ａを示している。Ｓ１＋検出電極群はＳ１＋検出電極４１５ａ〜４１５ｄで構成され、Ｓ１−検出電極群はＳ１−検出電極４１６ａ〜４１６ｄを不図示の配線で繋いだ電極で構成されている。Ｓ１＋検出電極４１５ａ、Ｓ１−検出電極４１６ａ、Ｓ１＋検出電極４１５ｄ、Ｓ１−検出電極４１６ｄは電極幅が１．５Ｐである。Ｓ１＋検出電極４１５ｂ、Ｓ１−検出電極４１６ｂ、Ｓ１＋検出電極４１５ｃ、Ｓ１−検出電極４１６ｃは電極幅が０．５Ｐである。
【０１３２】
Ｓ１＋検出電極群と繰り返しパターン電極４１１ａの重なり面積が最も大きい位相を最大出力位相とすると、図１４（ａ）の斜線部に繰り返しパターン電極４１１ａが配置されている状態が最大出力位相状態である。一方で、Ｓ１＋検出電極群と繰り返しパターン電極４１１ａの重なり面積が最も小さい位相を最小出力位相とすると、図１４（ａ）の空白部に繰り返しパターン電極４１１ａが配置されている状態が最小出力位相状態である。すなわち、最小出力位相は、図１４（ａ）と位相が１８０度（１／２Ｐ）異なる状態である。
【０１３３】
図１４（ｂ）は、最大出力状態において、固定電極の検出電極群と繰り返しパターン電極４１１ａが重なる部分のみを示している。図１４（ｃ）は、最小出力状態において、固定電極の検出電極群と繰り返しパターン電極４１１ａが重なる部分のみを示している。
【０１３４】
本実施例では、最大出力状態において、Ｓ１＋検出電極４１５ａ〜４１５ｄと繰り返しパターン電極４１１ａが重なる部分の面積重心が検出方向Ｂにおいて面積重心Ｇ７近傍になるように配置されている。また、最大出力状態において、Ｓ１−検出電極４１６ａ〜４１６ｄと繰り返しパターン電極４１１ａが重なる部分の面積重心が検出方向Ｂにおいて面積重心Ｇ７近傍になるように配置されている。このように配置することで、最大出力状態において、検出方向Ｂ直交方向（紙面上下方向）回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。
【０１３５】
加えて、最小出力状態において、Ｓ１＋検出電極４１５ａ〜４１５ｄと繰り返しパターン電極４１１ａが重なる部分の面積重心が検出方向Ｂにおいて面積重心Ｇ７近傍になるように配置されている。また、最小出力状態において、Ｓ１−検出電極４１６ａ〜４１６ｄと繰り返しパターン電極４１１ａが重なる部分の面積重心が検出方向Ｂにおいて面積重心Ｇ７近傍になるように配置されている。このように配置することで、最小出力状態において、検出方向Ｂ直交方向（紙面上下方向）回りの固定電極と可動電極の相対傾きが発生した際の、差動容量の変動を低減できる。
【０１３６】
また、最大出力状態と最小出力状態における検出電極群の面積重心を検出方向Ｂにおいて近傍に配置することで、最大出力状態と最小出力状態の中間の位相においても、前記差動容量の変動を低減する効果が得られる。
【０１３７】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施携帯に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、各実施例において、第１電極部（固定電極１３）は固定部材に設けられており、第２電極部（可動電極１１）は可動部材（ＭＦ操作リング１０８）に設けられている。ただし、各実施例はこれに限定されるものではなく、第１電極部を可動部材に設けて、第２電極を固定部材に設けてもよい。
【符号の説明】
【０１３８】
１１  可動電極（第２電極部）
１１ａ  繰り返しパターン電極
１３  固定電極（第１電極部）
１３ａ  基準電極部
１５  Ｓ１＋検出電極群（第１検出電極群）
１５ａ  Ｓ１＋検出電極
１５ｂ  Ｓ１＋検出電極
１６  Ｓ１−検出電極群（第２検出電極群）
１６ａ  Ｓ１−検出電極
１６ｂ  Ｓ１−検出電極
１７  Ｓ２＋検出電極群
１７ａ  Ｓ２＋検出電極
１７ｂ  Ｓ２＋検出電極
１８  Ｓ２−検出電極群
１８ａ  Ｓ２−検出電極
１８ｂ  Ｓ２−検出電極
２１  演算回路（検出手段）
１０９  操作角検出器（変位検出装置）
【図１】
2018084455.tif 000003
【図２】
2018084455.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018084455.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018084455.tif 000009
【図８】
2018084455.tif 000010
【図９】
2018084455.tif 000011
【図１０】
2018084455.tif 000012
【図１１】
2018084455.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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