JP2005221770A - 鏡筒ならびに鏡筒を備えた撮像装置 - Google Patents

鏡筒ならびに鏡筒を備えた撮像装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 円筒状のロータを含み位置決め精度がよい電磁モータを備えたコンパクトな鏡筒を提供する。
【解決手段】 レンズ群を当該レンズ群の光軸に平行な方向へ移動可能に保持する鏡筒であって、レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、光軸を中心軸とする円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状であってステータに対して中心軸まわりに回転するロータとを含む電磁モータと、ロータの回転運動を、保持機構によりレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構と、ロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する付勢手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ素子や光学フィルタ等の光学素子を保持する鏡筒ならびに鏡筒を備えた撮像装置に関し、より特定的には、円筒状のロータを含む電磁モータを内蔵した鏡筒ならびに鏡筒を備えた撮像装置に関する。
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像センサー及び信号処理回路の集積度が向上し、かつ安価に提供できるようになったため、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ（以下、単にデジタルカメラという）が急速に普及している。
また、近年ではデジタルカメラを搭載した携帯電話端末や個人情報端末（ＰＤＡ；Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｔ）等が人気を博している。さらに、今後は、監視カメラや車載カメラなどの分野でも、デジタルカメラのさらなる普及が予想されている。
このようなデジタルカメラは、撮像装置を備えている。一般に、撮像装置は、光学系と、光学系を保持する鏡筒と、撮像センサーとを含む。
近年のデジタルカメラは、電動によりズーミングやフォーカシングを行うものが主流である。電動によるズーミングやフォーカシングは、光学系に含まれる所定のレンズ素子の保持機構を、モータを用いて駆動しレンズ素子を光軸に平行な方向に移動させることにより行われる。
しかしながら、汎用のブラシレスモータを用いて保持機構を駆動すると、鏡筒にモータを配置するスペースを設けなければならず、鏡筒が大型化するという問題があった。また、モータの回転を伝達するギアなどの伝達機構が必要であり、鏡筒が大型化するとともに、騒音が発生するという問題もあった。
そこで、レンズ素子の光軸を中心軸とする円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状のロータとを含む電磁モータを用いて保持機構を駆動する技術が提案されている（特許文献１又は特許文献２）。
円筒状のロータを含む電磁モータを用いると、モータの配置スペースが不要であり、しかもモータの回転を伝達するギアなどを含む伝達機構を簡略に構成できる。したがって、鏡筒を光軸と垂直な方向に小型化でき、駆動の際の騒音を低減できる。
特開２０００−１３１５８６号公報 特許第３２３２５１７号公報
しかしながら、一般に円筒状のロータを含む電磁モータは、ロータの回転を回転中心から離れた位置で支持しなければならないため、ステータに対するロータの姿勢が不安定で位置決め精度が悪いという問題を有していた。
そこで、特許文献１に記載されている電磁モータは、ロータの回転を支持する軸受け部分を光軸に平行な方向に長くして、ロータの姿勢の安定化を図っている。このため、特許文献１に記載された鏡筒は、光軸に平行な方向にコンパクトにすることが困難である。
また、特許文献２に記載された電磁モータは、ロータの回転を支持するベアリングをロータとステータとの間に設け、ロータの姿勢の安定化を図っている。このため、特許文献２に記載された鏡筒は、光軸に垂直な方向にコンパクトにすることが困難である。
このように、従来の円筒状のロータを含む電磁モータを備えた鏡筒は、光軸に平行及び垂直な方向のいずれかにコンパクトにすることが困難であるという課題を有していた。
そこで、本発明の目的は、円筒状のロータを含み位置決め精度がよい電磁モータを備えたコンパクトな鏡筒を提供することである。
また、本発明の別の目的は、上記の鏡筒を備えたコンパクトな撮像装置を提供することである。
本発明の目的は、以下の構成を備えた鏡筒により達成される。
レンズ群を保持する鏡筒であって、
レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、
光軸を中心軸とする円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状であってステータに対して中心軸まわりに回転するロータとを含む電磁モータと、
ロータの回転運動を、保持機構によりレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構と、
ロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する付勢手段とを備える。
以上の構成により、電磁モータのロータの光軸に平行な方向の軸受けの長さが短くても、付勢手段による付勢力によって、ロータを常にガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータの位置決め精度を向上させることができる。
一例として、付勢手段は、
ロータに設けられた第１の磁性部材と、
ロータとは異なる部材に設けられた第２の磁性部材とからなり、
付勢手段の付勢力は、第１及び第２の磁性部材の間に作用する磁気的な引力である。
また、具体例としては、
ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
鏡筒は、光軸に平行な方向においてロータマグネットと対向する位置に設けられた強磁性体板を含み、
付勢手段において、
第１の磁性部材は、ロータマグネットであり、
第２の磁性部材は、強磁性体である。
また、他の具体例としては、
ステータは、ロータと同軸な円筒状のステータヨークを有し、ステータヨークは、ステータヨークの端部を延長してなり、当該端部を鏡筒の光軸に平行な方向においてロータと対向するように形成されたステータ突起部を持ち、
ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
付勢手段において、
第１の磁性部材は、ロータマグネットであり、
第２の磁性部材は、ステータ突起部である。
一例として、
ステータは、ロータと同軸な円筒状のステータヨークを有し、
ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
ステータヨークは、ロータマグネットの光軸に平行な方向の端部に対向する位置に、ステータヨークとロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持ち、
付勢手段は、
ステータヨークの切り欠け部と、
ロータマグネットとからなる。
一例として、付勢手段は、ロータを光軸まわりの全周にわたって均一に付勢する。
また、本発明の目的は、以下の構成を備えた鏡筒により達成される。
第１のレンズ群と第２のレンズ群とを互いの光軸を共有するように保持する鏡筒であって、
第１のレンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する第１の保持機構と、
第２のレンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する第２の保持機構と、
光軸を中心軸とする円筒状の第１のステータと、第１のステータと同軸の円筒状であって第１のステータに対して中心軸まわりに回転する第１のロータとを含む第１の電磁モータと、
光軸を中心軸とする円筒状の第２のステータと、第２のステータと同軸の円筒状であって第２のステータに対して中心軸まわりに回転する第２のロータとを含む第２の電磁モータと、
第１のロータの回転運動を、第１の保持機構により第１のレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第１の変換機構と、
第２のロータの回転運動を、第２の保持機構により第２のレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第２の変換機構と、
第１のロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する第１の付勢手段と、
第２のロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、
第１の付勢手段及び第２の付勢手段は、第１のロータ及び第２のロータを互いに離間する方向に付勢する。
以上の構成により、第１及び第２のロータの光軸に平行な方向の軸受けの長さが短くても、付勢手段による付勢力によって、各ロータを常にガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、各ロータの位置決め精度を向上させることができる。
特に、第１の付勢手段及び第２の付勢手段は、第１のロータ及び第２のロータを互いに離間する方向に付勢するので、各ロータを独立して安定化することができる。
一例として、鏡筒は、第１及び第２のロータと同軸の円筒状の鏡胴体を含み、鏡胴体は、第１のステータ及び第２のステータを構成する共通のステータヨークとして機能する。
また、上記の具体例として、
第１のロータは、円筒状の第１のロータマグネットを有し、
第２のロータは、円筒状の第２のロータマグネットを有し、
鏡胴体は、第１のロータマグネットと第２のロータマグネットとが隣接する部分に対向する位置に、鏡胴体と第１及び第２のロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持つとともに、
第１の付勢手段は、
切り欠け部と、
第１のロータマグネットとからなり、
第１の付勢手段の付勢力は、鏡胴体と第１のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力であり
第２の付勢手段は、
切り欠け部と、
第２のロータマグネットとからなり、
第２の付勢手段の付勢力は、鏡胴体と第２のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力である。
一例として、
第１のロータは、光軸に平行な方向であって第２のロータ側の端部に設けられた第１の反発用マグネットを有し、
第２のロータは、光軸に平行な方向であって第１のロータ側の端部に設けられ、第１の反発用マグネットに向けて同種の磁極を向けた第２の反発用マグネットを有し、
第１及び第２の付勢手段は、第１及び第２の反発用マグネットからなり、
第１及び第２の付勢手段の付勢力は、第１及び第２の反発用マグネットの間に作用する磁気的な斥力である。
一例として、
第１の付勢手段は、第１のロータを光軸まわりの全周にわたって均一に付勢し、第２の付勢手段は、第２のロータを光軸まわりの全周にわたって均一に付勢する。
また、本発明の目的は、以下の構成を備えた撮像装置により達成される。
被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、
レンズ群を含み、被写体の光学像を形成する撮像光学系と、
撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサーと、
レンズ群を保持する鏡筒とを備え、
鏡筒は、
レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、
光軸を中心軸とする円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状であってステータに対して中心軸まわりに回転するロータとを含む電磁モータと、
ロータの回転運動を、保持機構によりレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構と、
ロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する付勢手段とを含む。
以上の構成により、電磁モータのロータの光軸に平行な方向の軸受けの長さが短くても、付勢手段による付勢力によって、ロータを常にガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータの位置決め精度を向上させることができる。そして、撮像装置において、レンズ群を精度よく移動させることができる。
一例として、付勢手段は、
ロータに設けられた第１の磁性部材と、
ロータとは異なる部材に設けられた第２の磁性部材とからなり、
付勢手段の付勢力は、第１及び第２の磁性部材の間に作用する磁気的な引力である。
上記の具体例として、
ステータは、ロータと同軸な円筒状のステータヨークを有し、
ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
ステータヨークは、ロータマグネットの光軸に平行な方向の端部に対向する位置に、ステータヨークとロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持ち、
付勢手段は、
ステータヨークの切り欠け部と、
ロータマグネットとからなる。
一例として、レンズ群は、光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のズーミングを行うズームレンズ群である。
一例として、レンズ群は、光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群である。
また、本発明の目的は、以下の撮像装置により達成される。
被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、
第１のレンズ群と、第２のレンズ群とを含み、被写体の光学像を形成する撮像光学系と、
撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサーと、
第１及び第２のレンズ群を互いの光軸を共有するように光軸に平行な方向に並べて保持する鏡筒とを備え、
鏡筒は、
第１のレンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する第１の保持機構と、
第２のレンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する第２の保持機構と、
光軸を中心軸とする円筒状の第１のステータと、第１のステータと同軸の円筒状であって第１のステータに対して中心軸まわりに回転する第１のロータとを含む第１の電磁モータと、
光軸を中心軸とする円筒状の第２のステータと、第２のステータと同軸の円筒状であって第２のステータに対して中心軸まわりに回転する第２のロータとを含む第２の電磁モータと、
第１のロータの回転運動を、第１の保持機構により第１のレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第１の変換機構と、
第２のロータの回転運動を、第２の保持機構により第２のレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第２の変換機構と、
第１のロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する第１の付勢手段と、
第２のロータを磁力により光軸に平行な方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、
第１の付勢手段及び第２の付勢手段は、第１のロータ及び第２のロータを互いに離間する方向に付勢する。
以上の構成により、第１及び第２のロータの光軸に平行な方向の軸受けの長さが短くても、付勢手段による付勢力によって、各ロータを常にガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、各ロータの位置決め精度を向上させることができる。
特に、第１の付勢手段及び第２の付勢手段は、第１のロータ及び第２のロータを互いに離間する方向に付勢するので、各ロータを独立して安定化することができる。
このため、撮像装置において、第１及び第２のレンズ群を精度よく移動させることができる。
一例として、鏡筒は、第１及び第２のロータと同軸の円筒状の鏡胴体を含み、鏡胴体は、第１のステータ及び第２のステータを構成する共通のステータヨークとして機能する。
一例として、
第１のロータは、円筒状の第１のロータマグネットを有し、
第２のロータは、円筒状の第２のロータマグネットを有し、
鏡胴体は、第１のロータマグネットと第２のロータマグネットとが隣接する部分に対向する位置に、鏡胴体と第１及び第２のロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持つとともに、
第１の付勢手段は、
切り欠け部と、
第１のロータマグネットとからなり、
第１の付勢手段の付勢力は、鏡胴体と第１のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力であり
第２の付勢手段は、
切り欠け部と、
第２のロータマグネットとからなり、
第２の付勢手段の付勢力は、鏡胴体と第２のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力である。
一例として、
第１のロータは、光軸に平行な方向であって第２のロータ側の端部に設けられた第１の反発用マグネットを有し、
第２のロータは、光軸に平行な方向であって第１のロータ側の端部に設けられ、第１の反発用マグネットに向けて同種の磁極を向けた第２の反発用マグネットを有し、
第１及び第２の付勢手段は、第１及び第２の反発用マグネットからなり、
第１及び第２の付勢手段の付勢力は、第１及び第２の反発用マグネットの間に作用する磁気的な斥力である。
一例として、第１のレンズ群は、光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のズーミングを行うズームレンズ群である。
一例として、第１のレンズ群は、光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群である。
一例として、第１のレンズ群は、光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のズーミングを行うズームレンズ群であり、
第２のレンズ群は、光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群である。
以上のように、本発明によれば、円筒状のロータを含み位置決め精度がよい電磁モータを備えたコンパクトな鏡筒が実現できる。また、本発明によれば、上記の鏡筒を備えたコンパクトな撮像装置を実現することができる。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の縦断面図である。図１において、撮像装置１００は、光学系１１０と、撮像センサー１２０と、鏡筒１３０とを備えている。
光学系１１０は、光軸１０１に沿って被写体側（図中、左側）から像側（図中、右側）へ向けて順に、第１ズームレンズ群１１１と、第２ズームレンズ群１１２と、フォーカスレンズ群１１３と、ローパスフィルタ１１４とを含む。光学系１１０は、撮像センサー１２０上に被写体の光学的な像を形成する。
第１ズームレンズ群１１１及び第２ズームレンズ群１１２は、光軸に沿って互いの間隔を変化させながら移動することにより、被写体の光学的な像の倍率を変化させるズーミングを行う。
第１ズームレンズ群１１１は、レンズ素子１１１Ａ及びレンズ素子１１１ｂを有する。第２ズームレンズ群１１２は、レンズ素子１１２Ａと、レンズ素子１１２Ｂと、レンズ素子１１２Ｃとを有する。
フォーカスレンズ群１１３は、光軸に沿って移動することにより、被写体の光学的な像の合焦状態を調整するフォーカシングを行う。フォーカスレンズ群１１３は、１枚のレンズ素子１１３Ａを含む。
ローパスフィルタ１１４は、被写体の光学的な像から所定の空間周波数成分をカットする光学特性を持つ。ローパスフィルタ１１４は、光学特性に基づき被写体の光学的な像の擬色及びモアレを軽減する。
撮像センサー１２０は、ＣＣＤである。撮像センサー１２０は、光学系１１０により形成された光学的な像を、電気的な画像信号に変換して出力する。なお、撮像センサー１２０は、ＣＭＯＳでもよい。
鏡筒１３０は、基盤１３１を中心に構成される。鏡筒１３０は、基盤１３１の内側に、第１レンズ枠１３２と、第２レンズ枠１３３と、第３レンズ枠１３４と、ガイドシャフト１３５とを含む。また、鏡筒１３０は、基盤１３１の外側に、ズームカム筒１３６と、フォーカスカム筒１３７と、ズームモータ１４０と、フォーカスモータ１５０と含む。また、鏡筒１３０は、フロントカバー１６０と、強磁性体板１７０と、強磁性体板１８０とを含む。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の基盤１３１の斜視図である。図２において、基盤１３１は、固定筒１３１Ａと、フランジ部１３１Ｂとを有する。
固定筒１３１Ａは、光軸１０１を中心軸とし光軸１０１に平行な方向に延びた円筒形状である。固定筒１３１Ａは、所定の中心角に対応する周面に切り欠き部１３１Ｃがある。切り欠き部１３１Ｃは、フランジ部１３１Ｂから遠い側の所定位置で中心角がステップ状に変化し、切り欠きの開口面積が大きくなっている。
固定筒１３１Ａは、内面にガイド部１３１Ｄを有する。ガイド部１３１Ｄは、光軸１０１に平行な方向に延びた突起部１３１Ｅと、突起部１３１Ｅの両側に形成された溝部１３１Ｆとからなる。
フランジ部１３１Ｂは、光軸１０１に垂直な円板形状である。フランジ部１３１Ｂの中心には、長方形の開口１３１Ｇが形成される。開口１３１Ｇは、撮像センサー１２０及びローパスフィルタ１１４が取り付けられる。また、フランジ部１Ｄには、ガイドシャフト１６を保持するための孔１３１Ｈが形成されている。
図１において、第１レンズ枠１３２は、第１ズームレンズ群１１１を保持する。第２レンズ枠１３３は、第２ズームレンズ群１１２を保持する。第３レンズ枠１３４は、フォーカスレンズ群１１３を保持する。
第１レンズ枠１３２は、外周面に光軸１０１に平行な方向の貫通孔１３２Ｃを有する。第２レンズ枠１３３は、外周面に光軸１０１に平行な方向の貫通孔１３３Ｃを有する。第３レンズ枠１３４は、外周面に光軸１０１に平行な方向の貫通孔１３４Ｃを有する。ガイドシャフト１３５は、貫通孔１３２Ｃと、貫通孔１３３Ｃと、貫通孔１３４Ｃとを貫いて配置される。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の各レンズ枠の斜視図である。図３において、第１レンズ枠１３２は、光軸１０１を挟んで貫通孔１３２Ｃと反対側の外周面に、回転規制部１３２Ｂを有する。第２レンズ枠１３３は、光軸１０１を挟んで貫通孔１３３Ｃと反対側の外周面に、回転規制部１３３Ｂを有する。第１レンズ枠１３４は、光軸１０１を挟んで貫通孔１３４Ｃと反対側の外周面に、回転規制部１３４Ｂを有する。
回転規制部１３２Ｂは、光軸１０１に平行な方向に延びた溝部１３２Ｄと、溝部１３２Ｄの両側に形成された一対の突起部１３２Ｅとからなる。回転規制部１３３Ｂは、光軸１０１に平行な方向に延びた溝部１３３Ｄと、溝部１３３Ｄの両側に形成された一対の突起部１３３Ｅとからなる。回転規制部１３４Ｂは、光軸１０１に平行な方向に延びた溝部１３４Ｄと、溝部１３４Ｄの両側に形成された一対の突起部１３４Ｅとからなる。
溝部１３２Ｄは、基盤１３１のガイド部１３１Ｄの突起部１３１Ｅに結合する。突起部１３２Ｅは、基盤１３１のガイド部１３１Ｄの溝部１３１Ｆと結合する。
溝部１３３Ｄは、基盤１３１のガイド部１３１Ｄの突起部１３１Ｅに結合する。突起部１３３Ｅは、基盤１３１のガイド部１３１Ｄの溝部１３１Ｆと結合する。
溝部１３４Ｄは、基盤１３１のガイド部１３１Ｄの突起部１３１Ｅに結合する。突起部１３４Ｅは、基盤１３１のガイド部１３１Ｄの溝部１３１Ｆと結合する。
各レンズ枠の回転規制部と基盤１３１のガイド部１３１Ｄとが結合することにより、各レンズ枠は光軸１０１に垂直な面におけるガイドシャフト１３５まわりの自由度が規制される。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の各レンズ枠と基盤の結合状態の斜視図である。図３及び図４において、第１レンズ枠１３２は、外周面の貫通孔１３２Ｃ及び回転規制部１３２Ｂの両者と干渉しない所定の位置に、ピン１３２Ａを有する。第２レンズ枠１３３は、外周面の貫通孔１３３Ｃ及び回転規制部１３３Ｂの両者と干渉しない所定の位置に、ピン１３３Ａを有する。第３レンズ枠１３４は、外周面の貫通孔１３４Ｃ及び回転規制部１３４Ｂの両者と干渉しない所定の位置に、ピン１３４Ａを有する。
ガイドシャフト１３５及び各レンズ枠の貫通孔部分と、各レンズ枠のピンは、基盤１３１の切り欠け部１３１Ｃに対応する位置にあり、外周面に露出している。
図１において、基盤１３１の固定筒１３１Ａの外周面に、光軸１０１を中心軸とするズームカム筒１３６及びフォーカスカム筒１３７が配置される。図５は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のズームカム筒及びフォーカスカム筒の斜視図である。
ズームカム筒１３６は、所定の形状のカム溝１３６Ａ及びカム溝１３６Ｂを有する。カム溝１３６Ａ及びカム溝１３６Ｂは、共にズームカム筒１３６の外周面を貫通している。カム溝１３６Ａは、ズームカム筒１３６の光軸に平行な方向の一方の端面に形成されたカム挿入口１３６Ｄに繋がっている。カム溝１３６Ｂは、光軸に平行な方向の一方の端面であってカム挿入口１３６Ｄと干渉しない位置に形成されたカム挿入口１３６Ｇに繋がっている。
フォーカスカム筒１３７は、所定の形状のカム溝１３７Ａを有する。カム溝１３７Ａは、フォーカスカム１３７の外周面に貫通している。カム溝１３７Ａは、フォーカスカム筒１３７の一方の端面に形成されたカム挿入口１３７Ｃに繋がっている。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の各レンズ枠と基盤と各カム筒との結合状態の斜視図である。図４及び図６において、ピン１３２Ａは、カム溝１３６Ａと結合する。この結合により、第１レンズ枠１３２は、ズームカム筒１３６と連結される。ピン１３３Ａは、カム溝１３６Ｂと結合する。この結合により、第２レンズ枠１３３は、ズームカム筒１３６と連結される。ピン１３４Ａは、カム溝１３７Ａと結合する。この結合により、第３レンズ枠１３４は、フォーカスカム筒１３７と連結される。
なお、ズームカム筒１３６の内周面と、基盤１３１の固定筒１３１Ａの外周面と嵌合構造は、ズームカム筒１３２に固定されるロータ１４２に対する回転軸受けの機能を持つ。また、フォーカスカム筒１３７の内周面と、基盤１３１の固定筒１３１Ａの外周面と嵌合構造は、フォーカスカム筒１３７に固定されるロータ１５２に対する回転軸受けの機能を持つ。
図１において、ズームモータ１４０は、光軸１０１を中心軸とする円筒状のステータ１４１と、その内部に配置される光軸１０１を中心軸とする円筒状のロータ１４２とを含む。ステータ１４１は、ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３と、ステータコイル１４１Ａとを有する。ロータ１４２は、ロータマグネット１４２Ａと、ロータヨーク１４２Ｂとを有する。
図１において、フォーカスモータ１５０は、光軸１０１を中心軸とする円筒状のステータ１４２と、その内部に配置される光軸１０１を中心軸とする円筒状のロータ１５２とを含む。ステータ１５１は、ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３と、ステータコイル１４１Ａとを有する。ロータ１４２は、ロータマグネット１４２Ａと、ロータヨーク１４２Ｂとを有する。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のズームモータの斜視図である。図１及び図７において、鏡胴体１４３の内周面に固定される。ステータコイル１４１Ａは、複数の小コイルが鏡胴体１４３の内周面に沿って所定のピッチで配置されている。
鏡胴体１４３は、電磁鋼板などからなる強磁性体である。鏡胴体１４３は、光軸に平行な補方向に延びた円筒状を有する。
ロータマグネット１４２Ａは、永久磁石であり、ステータコイル１４１Ａの小コイルの数と等しい磁極を有する。磁極は、ロータヨーク１４２Ｂの外周面に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配置されている。
ロータヨーク１４２Ｂは、ロータマグネット１４２Ａの内周面に接着される。ロータヨーク１４２Ｂは、電磁鋼板などの強磁性体からなる。ロータヨーク１４２Ｂは、ズームカム筒１３６の外周面に接着される。
ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３及びステータコイル１４１Ａを含むステータ１４１と、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂとは、ズームモータ１４０の磁気回路を構成する。ズームモータ１４０は、外部からステータコイル１４１Ａの小コイルに所定のタイミングで印加される電流によって磁気回路が駆動され、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂが回転し電磁モータとして機能する。
図７では、ズームモータ１４０の構成を示したが、フォーカスモータ１５０も、ズームモータ１４０とほぼ等しい構成を備えている。
すなわち、ステータコイル１５１Ａは、鏡胴体１４３の内周面に固定される。ステータコイル１５１Ａは、複数の小コイルが鏡胴体１４３の内周面に沿って所定のピッチで配置されている。ロータヨーク１５２Ｂは、フォーカスカム筒１３７の外周面に接着される。ロータヨーク１５２Ｂは、電磁鋼板などの強磁性体からなる。
ロータマグネット１５２Ａは、ロータヨーク１５２Ｂの外周面に接着される。ロータマグネット１５２Ａは、永久磁石であり、ステータコイル１５１Ａの小コイルの数と等しい磁極を有する。磁極は、ロータヨーク１５２Ｂの外周面に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配置されている。
ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３及びステータコイル１５１Ａを含むステータ１５１と、ロータマグネット１５２Ａ及びロータヨーク１５２Ｂとは、フォーカスモータ１５０の磁気回路を構成する。フォーカスモータ１５０は、外部からステータコイル１５１Ａの小コイルに所定のタイミングで印加される電流によって磁気回路が駆動され、ロータマグネット１４２Ａ及びロータヨーク１４２Ｂが回転し電磁モータとして機能する。
図１において、フロントカバー１６０は、光軸１０１に垂直な円板形状を持つ。フロントカバー１６０は、撮像装置１００の最も被写体側に固定される。フロントカバー１６０は、ガイドシャフト１３５を支持する貫通孔１６０Ａと、固定筒１３１Ａの被写体側の端部が固定される固定部１６０Ｂとを持つ。
鏡胴体１４３の被写体側の端部は、フロントカバー１６０によって支持される。また、鏡胴体１４３の像側の端部は、基盤１３１のフランジ部１３１Ｂによって支持される。鏡胴体１４３がフロントカバー１６０と基盤１３１とによって支持されることにより、ステータコイル１４１Ａとロータマグネット１４２Ａとの間の間隔及びステータコイル１５１Ａとロータマグネット１５２Ａとの間の間隔が適切に保持される。
強磁性体板１７０は、円環状をなし電磁鋼板などの強磁性体からなる。強磁性体板１７０は、フロントカバー１６０の像側の光軸と平行な方向においてロータマグネット１４２Ａと対向する位置に固定される。強磁性体板１７０の光軸と垂直な方向の大きさは、鏡胴体１４３の内周面とズームカム筒１３６の外周面との間の間隔とほぼ等しい間隔である。
強磁性体１７０と、ロータ１４２のロータマグネット１４２Ａとの間で磁気的な引力が作用する。この磁気的な引力により、ロータ１４２は常に光軸１０１に平行な被写体側の方向に付勢される。すなわち、ロータ１４２に対する付勢手段は、ロータマグネット１４２と、強磁性体板１７０とからなる。
強磁性体板１８０は、円環状をなし電磁鋼板などの強磁性体からなる。強磁性体板１８０は、フランジ部１３１Ｂの被写体側の光軸と平行な方向においてロータマグネット１５２Ａと対向する位置に固定される。強磁性体板１８０の光軸と垂直な方向の大きさは、鏡胴体１４３の内周面とフォーカスカム筒１３７の外周面との間の間隔とほぼ等しい間隔である。
強磁性体板１８０と、ロータ１５２のロータマグネット１５２Ａとの間で磁気的な引力が作用する。この磁気的な引力により、ロータ１５２は常に光軸１０１に平行な像側の方向に付勢される。すなわち、ロータ１５２に対する付勢手段は、ロータマグネット１５２と、強磁性体板１７０とからなる。
ロータ１４２は被写体側に付勢され、ロータ１５２は像側に付勢される。すなわち、ロータ１４２は、ロータ１５２から離間する方向に付勢される。
以上の構成において、ズーミングを行う場合、外部からズームモータ１４０のステータコイル１４１Ａの小コイルに所定のタイミングで駆動電流が印加される。駆動電流の印加により磁気回路が駆動し、ロータ１４２が光軸まわりに回転する。ロータ１４２は、付勢手段の付勢力により、常に被写体側へ付勢されながら光軸まわりに回転する。
ロータ１４２が光軸まわりに回転することにより、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転する。ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると、第１レンズ枠１３２に設けられたピン１３２Ａが結合しているカム溝１３６Ａに沿って案内される。また、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると、第２レンズ枠１３３に設けられたピン１３３Ａが結合しているカム溝１３６Ｂに沿って案内される。
第１レンズ枠１３２は、回転規制部１３２Ｂが基盤１３１のガイド部１３１Ｄと結合しているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５まわりの回転の自由度が規制されている。したがって、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第１レンズ枠１３２はカム溝１３６Ａの位相に従って光軸に平行な方向に移動する。
また、同様に第２レンズ枠１３３は、回転規制部１３３Ｂが基盤１３１のガイド部１３１Ｄと結合しているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５まわりの回転が規制されている。したがって、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第２レンズ枠１３３はカム溝１３６Ｂの位相に従って光軸に平行な方向に移動する。
このように、鏡筒１３０は、第１ズームレンズ群１１１を光軸１０１に平行な方向に移動可能に保持する保持機構を含んでいる。この保持機構は、基盤１３１の固定筒１３１Ａと、第１レンズ枠１３２と、ガイドシャフト１３５とを有する。
また、鏡筒１３０は、ロータ１４２の回転運動を、保持機構により第１ズームレンズ群１１１が光軸１０１に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構を含んでいる。この変換機構は、ズームカム筒１３６と、第１レンズ枠１３２に設けられたピン１３２Ａとを含んでいる。
また、鏡筒１３０は、第２ズームレンズ群１１２を光軸１０１に平行な方向に移動可能に保持する保持機構を含んでいる。この保持機構は、基盤１３１の固定筒１３１Ａと、第２レンズ枠１３３と、ガイドシャフト１３５とを有する。
さらに、鏡筒１３０は、ロータ１４２の回転運動を、保持機構により第２ズームレンズ群１１２が光軸１０１に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構を含んでいる。この変換機構は、ズームカム筒１３６と、第２レンズ枠１３３に設けられたピン１３３Ａとを含んでいる。
第１レンズ枠１３２及び第２レンズ枠１３３が移動することにより、第１ズームレンズ群１１１及び第２ズームレンズ群１１２が互いの間隔を変化させながら光軸に平行な方向の所定位置に移動する。この結果、撮像装置１００は、ズーミングを行うことができる。
フォーカシングを行う場合、外部からフォーカスモータ１５０のステータコイル１５１Ａの小コイルに所定のタイミングで駆動電流が印加される。駆動電流の印加により磁気回路が駆動し、ロータ１５２が光軸まわりに回転する。ロータ１５２は、付勢手段の付勢力により、常に像側へ付勢されながら光軸まわりに回転する。
ロータ１５２が光軸まわりに回転することにより、フォーカスカム筒１３７も光軸まわりに回転する。フォーカスカム筒１３７が光軸まわりに回転すると、第３レンズ枠１３４に設けられたピン１３４Ａが結合しているカム溝１３７Ａに沿って案内される。
第３レンズ枠１３４は、回転規制部１３４Ｂが基盤１３１のガイド部１３１Ｄと結合しているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５まわりの回転の自由度が規制されている。したがって、フォーカスカム筒１３７が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第３レンズ枠１３４はカム溝１３７Ａの位相に従って光軸に平行な方向に移動する。
このように、鏡筒１３０は、フォーカスレンズ群１１２を光軸１０１に平行な方向に移動可能に保持する保持機構を含んでいる。この保持機構は、基盤１３１の固定筒１３１Ａと、第２レンズ枠１３３と、ガイドシャフト１３５とを有する。
さらに、鏡筒１３０は、ロータ１５２の回転運動を、保持機構によりフォーカスレンズ群１１３が光軸１０１に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構を含んでいる。この変換機構は、ズームカム筒１３６と、第３レンズ枠１３４に設けられたピン１３４Ａとを含んでいる。
第３レンズ枠１３４が移動することにより、フォーカスレンズ群１１３が光軸に平行な方向の所定位置に移動する。これにより、撮像装置１００はフォーカシングを行う。
ズームモータ１４０及びフォーカスモータ１５０は、それぞれ独立に駆動可能であるため、さまざまな制御が可能である。通常は、ズームモータ１５０が駆動されズーミングが行われた後、撮像センサー１２０から出力される画像信号を解析し、画像信号中の画像のコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズ群１１３を移動してフォーカシングが行われる。
フォーカシングが行われた後は、所定の時間間隔で撮像センサー１２０から出力される画像信号を解析し、逐次フォーカシングを行う、いわゆるコンティニュアスＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）制御を行ってもよい。また、所定のタイミング以外は、フォーカシングを行わない、いわゆるワンショットＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）制御を行ってもよい。
以上説明した鏡筒１３０は、次のように組み立てられる。
（１）カム筒の組立
はじめに、ズームカム筒１３６の外周部に、ロータヨーク１４２Ｂを固定し、続いてロータヨーク１４２Ｂ上にロータマグネット１４２Ａを固定する。また、フォーカスカム筒１３７の外周部も同様に、ロータヨーク１５２Ｂを固定し、続いてロータヨーク１５２Ｂ上にロータマグネット１５２Ａを固定する。
（２）フォーカスカム筒と第３レンズ枠の結合
次に、組み立てられたフォーカスカム筒１３７を、あらかじめガイドシャフト１３５と強磁性体板１８０とが取り付けられた基盤１３１の固定筒１３１Ａの外周側に挿入する。次に、あらかじめフォーカスレンズ群１１３が取り付けられた第３レンズ枠１３４を、固定筒１３１Ａの内周側に挿入する。
このとき、第３レンズ枠１３４の回転規制部１３４Ｂと基盤１３１のガイド部１３１Ｄとを連結させ、かつ、第３レンズ枠１３４の貫通孔１３４Ｃにガイドシャフト１３５を貫通させて、被写体側から第３レンズ枠１３４を固定筒１３１Ａに挿入する。第３レンズ枠１３４のピン１３４Ａが、フォーカスカム筒１３７に到達したら、ピン１３４Ａをカム挿入口１３７Ｃからカム溝１３７Ａに連結させる。
（３）ズームカム筒と第１レンズ枠及び第２レンズ枠の結合
さらに、組み立てられたズームカム筒１３６を、基盤１３１の固定筒１３１Ａの外周面に挿入する。次に、あらかじめ第２ズームレンズ群１１２が取り付けられた第２レンズ枠１３３を、固定筒１３１Ａの内周側に挿入する。このとき、第２レンズ枠１３３の回転規制部１３３Ｂと基盤１３１のガイド部１３１Ｄとを連結させる。また、第２レンズ枠１３３の貫通孔１３３Ｃにガイドシャフト１３５を貫通させて、被写体側から第２レンズ枠１３３を固定筒１３１Ａに挿入する。第２レンズ枠１３３のピン１３３Ａが、ズームカム筒１３６に到達したら、ピン１３３Ａをカム挿入口１３６Ｄからカム溝１３６Ｂに連結させる。
あらかじめ第１ズームレンズ群１１１が取り付けられた第１レンズ枠１３２についても同様に組み立てられ、ピン１３２Ａをカム挿入口１３６Ｅからカム溝１３６Ａに連結させて、第１レンズ枠１３２を固定筒１３１Ａに挿入する。
（４）鏡胴体及びフロントカバーの組み込み
次に、あらかじめステータコイル１４１Ａ及びステータコイル１５１Ａが内周面に接着された鏡胴体１４３を挿入して、基盤１３１のフランジ部１３１Ｂの所定位置に接着する。さらに、あらかじめ強磁性体１７０が固定されたフロントカバー１６０を組み込み、フロントカバー１６０に、ガイドシャフト１３５と基盤１３１の固定筒１３１Ａと鏡胴体１４３とを接着する。以上の組立方法により、鏡筒１３０の組み立てられる。
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、ズームモータ１４０のロータ１４２を光軸に平行な被写体側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ１４２を常にステータ１４１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ１４２は、位置決めの精度が高い。
また、付勢手段は、強磁性体板１７０を追加するだけで付勢力を得ることができるため、光軸に平行な方向及び垂直な方向に鏡筒１３０が大型化することはない。
特に、付勢手段を構成する強磁性体板１７０は、円環状を有しているので、ロータ１４２の光軸まわりの全周にわたってロータ１４２を光軸に平行な方向に均一に付勢することができる。このため、ロータ１４２をステータ１４１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。
同様に、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、フォーカスモータ１５０のロータ１５２を光軸に平行な像側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ１５２を常にステータ１５１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ１５２は、位置決めの精度が高い。
また、付勢手段は、強磁性体板１８０を追加するだけで付勢力を得ることができるため、光軸に平行な方向及び垂直な方向に鏡筒１３０が大型化することはない。
特に、付勢手段を構成する強磁性体板１８０は、円環状を有しているので、ロータ１５２の光軸まわりの全周にわたってロータ１５２を光軸に平行な方向に均一に付勢することができる。このため、ロータ１５２をステータ１５１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。
さらに、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、ロータ１４２に対する付勢手段と、ロータ１５２に対する付勢手段とにより、ロータ同士を互いに離間させる方向に付勢しているので、各ロータを各ステータに対してそれぞれ独立に安定させることができる。
このように、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０によれば、円筒状のロータを含み位置決め精度がよい電磁モータを備えたコンパクトな鏡筒を提供することができる。
また、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００によれば、上記の鏡筒を備えたコンパクトな撮像装置を提供することができる。
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の鏡筒に含まれる鏡胴体の斜視図である。なお、第２の実施形態に係る撮像装置は、第１の実施形態に係る撮像装置１００とほぼ等しい構成を持つ。したがって、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる構成を持つ部分のみ説明する。
図８において、鏡胴体２４３は、電磁鋼板などからなる強磁性体である。鏡胴体１４３は、光軸に平行な補方向に延びた概略円筒状を有する。
鏡胴体２４３は、被写体側の端部が延長されて光軸に平行な方向に直角に折り曲げられたステータ突起部２４３Ａを含む。また、鏡胴体２４３は、外周面に所定長さだけ６カ所設けられた切り欠け部２４３Ｂを含む。
図９は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の鏡筒に含まれる鏡胴体とロータとの関係を示す断面図である。図９において、ステータ突起部２４３Ａは、円環状を有し光軸に平行な方向においてロータ１４２のロータマグネット１４２Ａと対向する位置に配置される。また、切り欠け部２４３Ｂは、ロータ１４２とロータ１５２とが隣接する部分に対向している。
鏡胴体２４３は、強磁性体からなるので、ステータ突起部２４３Ａとロータ１４２のロータマグネット１４２Ａとの間に磁気的な引力が作用する。このため、ステータ突起部２４３Ａは、第１の実施形態における強磁性体板１７０同じように、ロータマグネット１４２Ａと協働して付勢手段を構成する。
また、図９において、切り欠け部２４３Ｂは、ロータ１４２とロータ１５２とが隣接する部分に対向している。この構成により、ロータマグネット１４２Ａ及びロータマグネット１５２Ａからステータヨークとして機能する鏡胴体２４３に延びる磁束密度は、切り欠け部２４３Ｂの部分のみ粗になる。
このとき、ロータマグネット１４２Ａ及びロータマグネット１５２Ａは、磁束密度が粗の部分から密になっている部分へ吸引される磁気的な引力が発生する。ロータ１４２及びロータ１５２は、それぞれ切り欠け部２４３Ｂから離れる方向に付勢される。
したがって、切り欠け部２４３Ｂ及びロータマグネット１４２Ａは、ロータ１４２を光軸に平行な被写体側へ付勢する付勢手段を構成する。また、切り欠け部２４３Ｂ及びロータマグネット１５２Ａは、ロータ１５２を光軸に平行な像側へ付勢する付勢手段を構成する。
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の鏡筒は、ズームモータ１４０のロータ１４２を光軸に平行な被写体側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ１４２をステータ１４１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ１４２は、位置決めの精度が高い。
また、付勢手段は、部品点数を増加させずに実現されているので、光軸に平行な方向及び垂直な方向に鏡筒１３０が大型化することはない。
特に、付勢手段を構成するステータ突起部２４３Ａは、円環状を有しているので、ロータ１４２の光軸まわりの全周にわたって光軸に平行な方向に均一に付勢することができる。このため、ロータ１４２をステータ１４１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。
同様に、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、フォーカスモータ１５０のロータ１５２を光軸に平行な像側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ１５２をステータ１５１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ１５２は、位置決めの精度が高い。
また、付勢手段は、部品点数を増加させずに実現されているので、光軸に平行な方向及び垂直な方向に鏡筒１３０が大型化することはない。
特に、付勢手段を構成する切り欠け部２４３Ｂは、ロータ１４２及びロータ１５２に対して光軸まわり所定の間隔で配置されているので、ロータ１４２及びロータ１５２の光軸まわりの全周にわたって均一に光軸に平行な方向に付勢する。このため、ロータ１４２をステータ１４１に対して、ロータ１５２をステータ１５１に対して、それぞれガタなく安定した姿勢に保つことができる。
さらに、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、ロータ１４２に対する付勢手段とロータ１５２に対する付勢手段とは、ロータ同士を互いに離間させる方向に付勢しているので、各ロータを各ステータに対してそれぞれ独立に安定させることができる。
このように、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０によれば、円筒状のロータを含み位置決め精度がよい電磁モータを備えたコンパクトな鏡筒を提供することができる。
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の鏡筒に含まれるロータの断面図である。なお、第３の実施形態に係る撮像装置は、第１の実施形態に係る撮像装置１００とほぼ等しい構成を持つ。したがって、第３の実施形態では、第１の実施形態と異なる構成を持つ部分のみ説明する。
ロータ３４２は、第１の実施形態のロータ１４２と概略等しい構成を備えるが、像側の端部に、ロータマグネット３４２Ａとは別体に設けられた円環状の反発用マグネット３４２Ｂを備えている点で相違する。
反発用マグネット３４２Ｂは、ロータマグネット３４２Ａとは異なり、光軸に平行な像側にすべてＮ極を向けて配置された永久磁石である。
ロータ３５２は、第１の実施形態のロータ１５２と概略等しい構成を備えるが、被写体側の端部に、ロータマグネット３５２Ａとは別体に設けられた円環状の反発用マグネット３５２Ｂを備えている点で相違する。
反発用マグネット３５２Ｂは、ロータマグネット３５２Ａとは異なり、光軸に平行な被写体側にすべてＮ極を向けて配置された永久磁石である。
以上の構成により、反発用マグネット３４２Ｂと、反発用マグネット３５２Ｂとの間には、磁気的な斥力が作用する。この斥力は、ロータ３４２を光軸に平行な被写体側へ付勢する。また、この斥力は、ロータ３５２を光軸に平行な像側へ付勢する。したがって、反発用マグネット３４２Ｂと、反発用マグネット３５２Ｂとは、付勢手段を構成する。
以上説明したように、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の鏡筒は、ロータ３４２を光軸に平行な被写体側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ３４２をステータ１４１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ３４２は、位置決めの精度が高い。
同様に、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の鏡筒は、ロータ３５２を光軸に平行な像側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ３５２をステータ１５１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ３５２は、位置決めの精度が高い。
また、付勢手段は、ロータマグネットと同一径の反発用マグネット３４２Ｂ及び反発用マグネット３５２Ｂを追加するだけであるので、光軸に平行な方向及び垂直な方向に鏡筒１３０が大型化することはない。
特に、付勢手段を構成する反発用マグネット３４２Ｂ及び反発用マグネット３５２Ｂは円環状を有しているので、各ロータ光軸まわりの全周にわたって光軸に平行な方向に均一に付勢する。このため、ロータ１４２をステータ１４１に、ロータ１５２をステータ１５１に対して、それぞれガタなく安定した姿勢に保つことができる。
さらに、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、ロータ３４２に対する付勢手段とロータ３５２に対する付勢手段とは、ロータ同士を互いに離間させる方向に付勢しているので、各ロータを独立に安定させることができる。
このように、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の鏡筒によれば、円筒状のロータを含み位置決め精度がよい電磁モータを備えたコンパクトな鏡筒を提供することができる。
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置の鏡筒の要部斜視図である。なお、第４の実施形態に係る撮像装置４００は、第１の実施形態に係る撮像装置１００と、それに含まれる鏡筒１３０とほぼ等しい構成を持つ。したがって、第４の実施形態では、第１の実施形態と異なる構成を持つ部分のみ説明する。
図９は、第４の実施形態の鏡筒４３０から、カム筒１３６及びカム筒１３７より外側の構成を除いた状態を表し、第１の実施形態の鏡筒１３０の図４に相当する。第４の実施形態の鏡筒４３０は、第１の実施形態の鏡筒１３０の基盤１３１のかわりに、基盤４３１と、３本のシャフト４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃとを含む。
３本のシャフト４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃは、光軸１０１に平行な方向に延びたステンレスを材料とする軸状体である。３本のシャフト４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃは、基盤１３１の固定筒１３１Ａと同様に、第１レンズ枠４３２と、第２レンズ枠４３３と、第３レンズ枠４３４と支持する。
第１レンズ枠４３２は、第１の実施形態の第１レンズ枠１３２と概略等しい構成を有するが、回転規制部１３２Ａの換わりにシャフト４３１Ａを支持するための回転規制部４３２Ａを有する点で相違する。
第２レンズ枠４３３は、第１の実施形態の第２レンズ枠１３３と概略等しい構成を有するが、回転規制部１３３Ａの換わりにシャフト４３１Ａを支持するための回転規制部４３３Ａを有する点で相違する。
第３レンズ枠４３４は、第１の実施形態の第３レンズ枠１３４と概略等しい構成を有するが、回転規制部１３４Ａの換わりにシャフト４３１Ａを支持するための回転規制部４３４Ａを有する点で相違する。
シャフト４３１Ａは、第１レンズ枠４３２の回転規制部４３２Ａと、第２レンズ枠４３３回転規制部４３３Ａと、第３レンズ枠４３４の回転規制部４３４Ａとにより軸支される。これにより、各レンズ枠の光軸１０１に垂直な面内のシャフト４３１Ａまわりの回転の自由度が規制される。
３本のシャフト４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃを共通に外接する外接円と、カム筒１３６及びカム筒１３７の内周面とが一致するよう構成される。また、ガイドシャフト１３５は、この外接円よりも光軸側に配置されている。このため、鏡筒内のスペースを有効に利用することができる。
また、第１の実施形態の鏡筒１３０における固定筒１３１Ａと比較して、ステンレス製の３本のシャフト４３１Ａ，４３１Ｂ，４３１Ｃは、各カム筒との摩擦係数を小さくすることができる。したがって、光軸まわりに回転する各カム筒に対して軸受けとして機能する。
（その他の実施形態）
本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能である。
各実施形態では、鏡筒がズームモータ及びフォーカスモータの２つの電磁モータを備えた例を示したが、これに限られない。撮像装置がズーミングの機能のみを持ち、フォーカシングが固定の有限撮影距離に設定されるいわゆるパンフォーカスの場合、モータはズームモータのみでよい。
逆に、撮像装置がズーミングの機能を持たない単焦点レンズで、フォーカシングのみ行う場合、モータはフォーカスモータのみでよい。
レンズのズーミング時の移動態様に応じて、ズームモータが駆動するレンズ群が１群あるいは３群以上となってもよい。同様に、レンズのフォーカシング時の移動態様に応じて、フォーカスモータが駆動するレンズ群が１群あるいは３群以上となってもよい。
また、各実施形態の鏡筒の変換機構及び移動機構は、回転カム筒と直進レンズ枠とによる構成であったが、これに限られない。回転カム筒とカムに連結された回転レンズ枠とからなる構成や、回転筒と回転枠にネジで連結された回転レンズ枠とからなる構成などでもよい。
また、付勢手段は、適宜変形することができる。例えば、第１の実施形態のように、ロータに設けられたロータマグネットとは別体に吸引用のマグネットを、強磁性体板に対向させて設けてもよい。
また、強磁性体板のかわりに永久磁石を設け、吸引用マグネットと磁極を逆極を向くように構成し、付勢力を発生させてもよい。
また、強磁性体板のかわりに永久磁石を設け、ロータヨークを吸引することにより付勢力を発生させてもよい。
また、強磁性体板，反発用マグネット，吸引用マグネット等は、光軸まわりの光軸まわりの全周にわたって形成される円環状でなくてもよい。例えば、小片の強磁性体板をロータとの対向位置において、例えば、１２０°ごとに３カ所設けたり、９０°ごとに４カ所設けたりするなど、離散的に付勢してもよい。
ただし、離散的に付勢する場合であっても、ロータが光軸まわりの全周にわたって均一に付勢されるように、一定のピッチで付勢手段を配置することが望ましい。また、各離散的に発生する付勢力が光軸に平行な方向において均一であることが望ましい。
さらに、各実施形態の鏡筒の電磁モータは、ステータがステータコイルを含み、ロータがロータマグネットを含む構成であったが、これに限られない。電磁モータとして、ステータがステータマグネットを含み、ロータがロータコイルを含み、ロータ側に電流を供給する構成としてもよい。
このように電磁モータを構成することにより、ロータの慣性モーメントを小さくして、位置決め等の回転制御特性を向上させることができる。ただし、第１の実施形態の構成と比較すると、ロータコイルに駆動電流を接続する構成が複雑になる。したがって、所望の特性に応じていずれを選択するかを決定すればよい。
本発明の鏡筒ならびに撮像装置は、小型化と高機能化が要望されている、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ機能付きの携帯電話端末及びＰＤＡ等に好適である。
本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の縦断面図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の基盤の斜視図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の各レンズ枠の斜視図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の各レンズ枠と基盤の結合状態の斜視図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のズームカム筒及びフォーカスカム筒の斜視図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の各レンズ枠と基盤と各カム筒との結合状態の斜視図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のズームモータの概略構成を示す斜視図 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の鏡筒に含まれる鏡胴体の斜視図 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の鏡筒に含まれる鏡胴体とロータとの関係を示す断面図 本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の鏡筒に含まれるロータの断面図 本発明の第４の実施形態に係る撮像装置の鏡筒の要部斜視図
符号の説明
１０１ 光軸
１１０ 光学系
１２０ 撮像センサー
１３０ 鏡筒
１３１ 基盤
１３２ 第１レンズ枠
１３３ 第２レンズ枠
１３４ 第３レンズ枠
１３５ ガイドシャフト
１３６ ズームカム筒
１３７ フォーカスカム筒
１４０ ズームモータ
１４１ ステータ
１４２、３４２ ロータ
１４３ 鏡胴体
１５０ フォーカスモータ
１５１ ステータ
１５２、３５２ ロータ
１７０ 強磁性体板
１８０ 強磁性体板
２３４ 鏡胴体
２３４Ａ ステータ突起部
２３４Ｂ 切り欠け
３４２Ｂ 反発用マグネット
３５２Ｂ 反発用マグネット

Claims (23)

  1. レンズ群を保持する鏡筒であって、
    前記レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、
    前記光軸を中心軸とする円筒状のステータと、前記ステータと同軸の円筒状であって前記ステータに対して前記中心軸まわりに回転するロータとを含む電磁モータと、
    前記ロータの回転運動を、前記保持機構により前記レンズ群が前記光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構と、
    前記ロータを磁力により前記光軸に平行な方向へ付勢する付勢手段とを備える、鏡筒。
  2. 前記付勢手段は、
    前記ロータに設けられた第１の磁性部材と、
    前記ロータとは異なる部材に設けられた第２の磁性部材とからなり、
    前記付勢手段の付勢力は、前記第１及び第２の磁性部材の間に作用する磁気的な引力である、請求項１に記載の鏡筒。
  3. 前記ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
    前記鏡筒は、前記光軸に平行な方向において前記ロータマグネットと対向する位置に設けられた強磁性体板を含み、
    前記付勢手段において、
    前記第１の磁性部材は、前記ロータマグネットであり、
    前記第２の磁性部材は、前記強磁性体である、請求項２に記載の鏡筒。
  4. 前記ステータは、前記ロータと同軸な円筒状のステータヨークを有し、前記ステータヨークは、前記ステータヨークの端部を延長してなり、当該端部を前記鏡筒の前記光軸に平行な方向において前記ロータと対向するように形成されたステータ突起部を持ち、
    前記ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
    前記付勢手段において、
    前記第１の磁性部材は、前記ロータマグネットであり、
    前記第２の磁性部材は、前記ステータ突起部である、請求項２に記載の鏡筒。
  5. 前記ステータは、前記ロータと同軸な円筒状のステータヨークを有し、
    前記ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
    前記ステータヨークは、前記ロータマグネットの前記光軸に平行な方向の端部に対向する位置に、前記ステータヨークと前記ロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持ち、
    前記付勢手段は、
    前記ステータヨークの切り欠け部と、
    前記ロータマグネットとからなる、請求項１に記載の鏡筒。
  6. 前記付勢手段は、前記ロータを光軸まわりの全周にわたって均一に付勢する、請求項１に記載の鏡筒。
  7. 第１のレンズ群と第２のレンズ群とを互いの光軸を共有するように前記光軸に平行な方向に並べて保持する鏡筒であって、
    前記第１のレンズ群を前記光軸に平行な方向に移動可能に保持する第１の保持機構と、
    前記第２のレンズ群を前記光軸に平行な方向に移動可能に保持する第２の保持機構と、
    前記光軸を中心軸とする円筒状の第１のステータと、前記第１のステータと同軸の円筒状であって前記第１のステータに対して前記中心軸まわりに回転する第１のロータとを含む第１の電磁モータと、
    前記光軸を中心軸とする円筒状の第２のステータと、前記第２のステータと同軸の円筒状であって前記第２のステータに対して前記中心軸まわりに回転する第２のロータとを含む第２の電磁モータと、
    前記第１のロータの回転運動を、前記第１の保持機構により前記第１のレンズ群が前記光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第１の変換機構と、
    前記第２のロータの回転運動を、前記第２の保持機構により前記第２のレンズ群が前記光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第２の変換機構と、
    前記第１のロータを磁力により前記光軸に平行な方向へ付勢する第１の付勢手段と、
    前記第２のロータを磁力により前記光軸に平行な方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、
    前記第１の付勢手段及び前記第２の付勢手段は、前記第１のロータ及び前記第２のロータを互いに離間する方向に付勢する、鏡筒。
  8. 前記鏡筒は、前記第１及び第２のロータと同軸の円筒状の鏡胴体を含み、前記鏡胴体は、前記第１のステータ及び第２のステータを構成する共通のステータヨークとして機能する、請求項７に記載の鏡筒。
  9. 前記第１のロータは、円筒状の第１のロータマグネットを有し、
    前記第２のロータは、円筒状の第２のロータマグネットを有し、
    前記鏡胴体は、前記第１のロータマグネットと前記第２のロータマグネットとが隣接する部分に対向する位置に、前記鏡胴体と前記第１及び第２のロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持つとともに、
    前記第１の付勢手段は、
    前記切り欠け部と、
    前記第１のロータマグネットとからなり、
    前記第１の付勢手段の付勢力は、前記鏡胴体と前記第１のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力であり
    前記第２の付勢手段は、
    前記切り欠け部と、
    前記第２のロータマグネットとからなり、
    前記第２の付勢手段の付勢力は、前記鏡胴体と前記第２のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力である、請求項８に記載の鏡筒。
  10. 前記第１のロータは、前記光軸に平行な方向であって前記第２のロータ側の端部に設けられた第１の反発用マグネットを有し、
    前記第２のロータは、前記光軸に平行な方向であって前記第１のロータ側の端部に設けられ、前記第１の反発用マグネットに向けて同種の磁極を向けた第２の反発用マグネットを有し、
    前記第１及び第２の付勢手段は、前記第１及び第２の反発用マグネットからなり、
    前記第１及び第２の付勢手段の付勢力は、前記第１及び第２の反発用マグネットの間に作用する磁気的な斥力である、請求項７に記載の鏡筒。
  11. 前記第１の付勢手段は、前記第１のロータを光軸まわりの全周にわたって均一に付勢し、前記第２の付勢手段は、前記第２のロータを光軸まわりの全周にわたって均一に付勢する、請求項７に記載の鏡筒。
  12. 被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、
    レンズ群を含み、被写体の光学像を形成する撮像光学系と、
    前記撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、前記光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサーと、
    前記レンズ群を保持する鏡筒とを備え、
    前記鏡筒は、
    前記レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、
    前記光軸を中心軸とする円筒状のステータと、前記ステータと同軸の円筒状であって前記ステータに対して前記中心軸まわりに回転するロータとを含む電磁モータと、
    前記ロータの回転運動を、前記保持機構により前記レンズ群が前記光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構と、
    前記ロータを磁力により前記光軸に平行な方向へ付勢する付勢手段とを含む、撮像装置。
  13. 前記付勢手段は、
    前記ロータに設けられた第１の磁性部材と、
    前記ロータとは異なる部材に設けられた第２の磁性部材とからなり、
    前記付勢手段の付勢力は、前記第１及び第２の磁性部材の間に作用する磁気的な引力である、請求項１２に記載の撮像装置。
  14. 前記ステータは、前記ロータと同軸な円筒状のステータヨークを有し、
    前記ロータは、円筒状のロータマグネットを有し、
    前記ステータヨークは、前記ロータマグネットの前記光軸に平行な方向の端部に対向する位置に、前記ステータヨークと前記ロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持ち、
    前記付勢手段は、
    前記ステータヨークの切り欠け部と、
    前記ロータマグネットとからなる、請求項１２に記載の撮像装置。
  15. 前記レンズ群は、前記光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のズーミングを行うズームレンズ群である、請求項１２に記載の撮像装置。
  16. 前記レンズ群は、前記光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群である、請求項１２に記載の撮像装置。
  17. 被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、
    第１のレンズ群と、第２のレンズ群とを含み、被写体の光学像を形成する撮像光学系と、
    前記撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、前記光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサーと、
    前記第１及び第２のレンズ群を互いの光軸を共有するように前記光軸に平行な方向に並べて保持する鏡筒とを備え、
    前記鏡筒は、
    前記第１のレンズ群を前記光軸に平行な方向に移動可能に保持する第１の保持機構と、
    前記第２のレンズ群を前記光軸に平行な方向に移動可能に保持する第２の保持機構と、
    前記光軸を中心軸とする円筒状の第１のステータと、前記第１のステータと同軸の円筒状であって前記第１のステータに対して前記中心軸まわりに回転する第１のロータとを含む第１の電磁モータと、
    前記光軸を中心軸とする円筒状の第２のステータと、前記第２のステータと同軸の円筒状であって前記第２のステータに対して前記中心軸まわりに回転する第２のロータとを含む第２の電磁モータと、
    前記第１のロータの回転運動を、前記第１の保持機構により前記第１のレンズ群が前記光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第１の変換機構と、
    前記第２のロータの回転運動を、前記第２の保持機構により前記第２のレンズ群が前記光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する第２の変換機構と、
    前記第１のロータを磁力により前記光軸に平行な方向へ付勢する第１の付勢手段と、
    前記第２のロータを磁力により前記光軸に平行な方向へ付勢する第２の付勢手段とを備え、
    前記第１の付勢手段及び前記第２の付勢手段は、前記第１のロータ及び前記第２のロータを互いに離間する方向に付勢する、撮像装置。
  18. 前記鏡筒は、前記第１及び第２のロータと同軸の円筒状の鏡胴体を含み、前記鏡胴体は、前記第１のステータ及び第２のステータを構成する共通のステータヨークとして機能する、請求項１７に記載の撮像装置。
  19. 前記第１のロータは、円筒状の第１のロータマグネットを有し、
    前記第２のロータは、円筒状の第２のロータマグネットを有し、
    前記鏡胴体は、前記第１のロータマグネットと前記第２のロータマグネットとが隣接する部分に対向する位置に、前記鏡胴体と前記第１及び第２のロータマグネットとの間の磁束密度を低減させる切り欠け部を持つとともに、
    前記第１の付勢手段は、
    前記切り欠け部と、
    前記第１のロータマグネットとからなり、
    前記第１の付勢手段の付勢力は、前記鏡胴体と前記第１のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力であり
    前記第２の付勢手段は、
    前記切り欠け部と、
    前記第２のロータマグネットとからなり、
    前記第２の付勢手段の付勢力は、前記鏡胴体と前記第２のロータマグネットとの間に作用する磁気的な引力である、請求項１８に記載の撮像装置。
  20. 前記第１のロータは、前記光軸に平行な方向であって前記第２のロータ側の端部に設けられた第１の反発用マグネットを有し、
    前記第２のロータは、前記光軸に平行な方向であって前記第１のロータ側の端部に設けられ、前記第１の反発用マグネットに向けて同種の磁極を向けた第２の反発用マグネットを有し、
    前記第１及び第２の付勢手段は、前記第１及び第２の反発用マグネットからなり、
    前記第１及び第２の付勢手段の付勢力は、前記第１及び第２の反発用マグネットの間に作用する磁気的な斥力である、請求項１７に記載の撮像装置。
  21. 前記第１のレンズ群は、前記光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のズーミングを行うズームレンズ群である、請求項１７に記載の撮像装置。
  22. 前記第１のレンズ群は、前記光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群である、請求項１７に記載の撮像装置。
  23. 前記第１のレンズ群は、前記光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のズーミングを行うズームレンズ群であり、
    前記第２のレンズ群は、前記光軸に平行な方向に沿って移動することにより、撮像光学系のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群である、請求項１７に記載の撮像装置。

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