JP2007034125A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動ユニットの可動範囲を狭めることなく光軸直交方向（レンズ径方向）の小型化が図れるようにした光学機器を提供する。
【解決手段】 光学機器は、レンズＬ３を含み、該レンズの光軸Ｌに略直交する方向に移動可能な可動ユニット３４と、該可動ユニットを収容するケーシング部材５とを有する。ケーシング部材の周壁部５ａの内面５ｂにおける可動ユニットの移動方向端部３４Ａに対向する領域には開口部５１が形成されている。そして、可動ユニットの移動方向端部を、該開口部を通ってケーシング部材の内面よりも外側まで移動可能とする。
【選択図】 図１０Ｂ

Description

本発明は、像振れ補正機能を有するレンズ装置、撮像装置、観察装置等の光学機器に関するものである。

手振れ等によって発生するカメラの振れを振れセンサにより検出し、その検出結果に応じて、レンズ（シフトレンズ）をその光軸に略直交する方向にシフトさせて像振れを補正する像振れ補正機能を有する光学機器が種々提案されている。

その中で、特許文献１にて提案された光学機器では、シフトレンズに駆動力を与える駆動用磁石とヨークとの間の磁気的吸引力により、シフトレンズを保持する保持部材をベース部材側に付勢する。そして、保持部材とベース部材との間にボールを挟持させている。これにより、シフトレンズを小さな駆動負荷でスムーズに駆動できるようにしている。

また、この光学機器では、シフトレンズの光軸直交面内での位置を検出する位置検出系は、２極着磁されて保持部材に保持された検出用磁石と、この検出用磁石の移動による磁束密度の変化を検出する素子とを用いて構成されている。さらに、検出用磁石に対して出入りする磁束を、保持部材に保持されたヨークを通している。これにより、シフトレンズの駆動に用いられるヨークを位置検出のためにも利用することができ、位置検出用に専用のヨークを設ける場合に比べて、部品点数の増加を抑え、光学機器の小型化を図ることができる。
特開２００２−１９６３８２号公報（段落００５２〜００６５、図２等）

光学機器では、携帯性や収納性を向上させるために、更なる小型化や出っ張りの少ないデザインが求められており、これに伴ってレンズ鏡筒の部分もより小型化（小径化）が必要とされている。

しかしながら、レンズ鏡筒をより小型化すると、シフトレンズを含む可動ユニットの可動範囲が制限される。このため、十分な像振れ補正効果が得られなくなる。したがって、上記特許文献１にて提案されているような光軸方向の小型化だけでは、径方向の小型化までは困難である。

本発明は、可動ユニットの可動範囲を狭めることなく光軸直交方向（レンズ径方向）の小型化が図れるようにした光学機器を提供することを目的の１つとしている。

上記の目的を達成するために、本発明の一側面である光学機器は、レンズを含み、該レンズの光軸に略直交する方向に移動可能な可動ユニットと、該可動ユニットを収容するケーシング部材とを有する。ケーシング部材の周壁部の内面における可動ユニットの移動方向端部に対向する領域には開口部が形成されている。そして、可動ユニットの移動方向端部は、該開口部を通ってケーシング部材の内面よりも外側まで移動可能であることを特徴とする。

また、本発明の他の側面である光学機器は、レンズを含み、該レンズの光軸に略直交する方向に移動可能な可動ユニットと、該可動ユニットを収容するケーシング部材とを有する。そして、可動ユニットの移動方向端部を通り、該レンズを含む光学系の光軸に対して直交する断面を該光学系の光軸の方向から見たとき、可動ユニットの移動方向端部は、ケーシング部材の周壁部に重なる位置まで移動可能であることを特徴とする。

本発明によれば、可動ユニットをケーシング部材の内面を超えてその外側（言い換えれば、光軸方向視においてケーシング部材の周壁部に重なる位置）まで移動可能であるため、可動ユニットの可動範囲を狭めることなくケーシング部材の光軸直交方向の寸法（外径）を小さくすることができる。したがって、光学機器の小型化、特に光軸直交方向での小型化を図ることができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は、本発明の実施例であるレンズ鏡筒（レンズ装置）の構成を示している。本実施例のレンズ鏡筒は、被写体側（図の左側）から順に、凸，凹，凸，凸の４つのレンズユニットにより構成される変倍光学系（撮影光学系）を有する。図１はレンズ鏡筒の分解斜視図、図２は断面図である。なお、説明のために一部の形状は省略されている。

これらの図において、Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動することにより変倍動作を行う第２レンズユニット、Ｌ３は撮影光学系の光軸ＡＸＬに略直交する平面（以下、単に光軸直交面という）内を移動して像振れ補正動作を行う第３レンズユニットである。第３レンズユニットＬ３は、第３ａレンズユニットＬ３ａと第３ｂレンズユニットＬ３ｂとにより構成されている。Ｌ４は光軸方向に移動することにより合焦動作を行う第４レンズユニットである。

ここで、本実施例では、撮影光学系の光軸ＡＸＬと、第３レンズユニットＬ３の光軸Ｌは略平行の関係にあるため、光軸直交面又は光軸に略直交する方向（以下、単に光軸直交方向という）というときにはいずれの光軸を基準としても同じ面又は方向を表す。なお、「略直交」および「略平行」は、完全に直交又は平行である場合に限らず、製造許容誤差、組立て許容誤差の範囲で完全な直交又は平行からずれている場合も含む意味である。

１は第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒、２は第２レンズユニットＬ２を保持する変倍移動枠、３は第３レンズユニットＬ３を光軸直交面内で移動可能とするシフトユニットである。４は第４レンズユニットを保持する合焦移動枠、５はその前端が前玉鏡筒と３本のビスで前方から結合された固定鏡筒であり、５ａは固定鏡筒の外周壁部である。固定鏡筒５は、請求項にいうケーシング部材に相当する。

６０１はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子である。６は該撮像素子６０１が固定される後部鏡筒である。６０２は撮像素子６０１を後部鏡筒６に取り付けるための中間部材である。後部鏡筒６は、固定鏡筒５に対して位置決めされ、シフトユニット３を挟み込んだ上で２本のビスと１箇所の係合部（係合爪６０３と係合穴５０１）により前方から固定される。中間部材６０２は、撮像素子６０１を接着等により固定した後、後部鏡筒５に対してビス止めされて後部鏡筒６に固定される。

シフトユニット３は固定鏡筒５と後部鏡筒６に位置決めされた上で挟み込まれ、２本のビスにより前方から固定されている。

７は光量調節ユニットである。該光量調節ユニット７は、押え板７０１、２枚の絞り羽根７０２，７０３、仕切り板７０４、絞り地板７０５およびＮＤフィルタ７０６、ＮＤ地板７０７、絞りアーム７０８、ＮＤアーム７０９、ビス７１０より構成されている。そして、２枚の羽根７０２，７０３を光軸直交面内を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる、いわゆるギロチン式の光量調節装置である。光量調節ユニット７は、ビス７０８によりシフトユニット３に固定されている。また、ＮＤフィルター７０６は２つの異なる濃度領域を有し、絞り羽根７０２，７０３とは独立して光路に対して進退可能である。

８は固定鏡筒５と後部鏡筒６とによりその両端が保持されたガイドバーであり、９は固定鏡筒５に圧入保持されたガイドバーである。また、１０，１１は後部鏡筒６とシフトユニット３とによりその両端を保持されたガイドバーである。変倍移動枠２はガイドバー８，９により光軸方向に移動可能に支持されている。また、合焦移動枠４はガイドバー１０，１１により光軸方向に移動可能に支持されている。なお、変倍移動枠２および合焦移動枠４はそれぞれ、一方のガイドバーに対して光軸方向に所定の長さを有するスリーブ部で係合している。これにより、光軸に対する倒れが防止され、他方のガイドバーにＵ溝部で係合することにより上記一方のガイドバー回りでの回転が阻止される。

２００は、第２レンズユニットＬ２（変倍移動枠２）を光軸方向に駆動して変倍動作を行わせるステッピングモータ（以下、ズームモータともいう）であり、モータ本体２０１と、モータ本体２０１内のロータと一体回転するリードスクリュー２０２とを有する。また、リードスクリュー２０２には、変倍移動枠２に取り付けられたラック２０３が噛み合っている。このため、リードスクリュー２０２が回転することにより、変倍移動枠２（第２レンズユニットＬ２）が光軸方向に駆動される。ステッピングモータ２００は、２本のビスによって固定鏡筒５と後部鏡筒６にまたがるように固定される。

なお、変倍移動枠２とラック２０３との間に配置されたねじりコイルばね２０４は、変倍移動枠２をガイドバー８，９に対して該ガイドバーの径方向に付勢する。また、ねじりコイルばね２０４は、ラック２０３を変倍移動枠２に対して光軸方向に付勢するとともに、リードスクリュー２０２への噛み合い方向にも付勢する。これにより、変倍移動枠２とガイドバー８，９との間、変倍移動枠２とラック２０３との間およびラック２０３とリードスクリュー２０２との間のガタをなくしている。

２０５はフォトインタラプタからなるズームリセットスイッチであり、変倍移動枠２に形成された遮光部２０６の光軸方向への移動による遮光/透光状態の切り換りを検出する光電スイッチである。このズームリセットスイッチ２０５により、第２レンズユニットＬ２が所定の基準位置（遮光/透光状態の切り換り位置）に位置するか否かを検出する。ズームリセットスイッチ２０５は、ビスにより固定鏡筒５に固定されている。

４００は第４レンズユニットＬ４（合焦移動枠４）を光軸方向に駆動して合焦動作を行わせるフォーカスモータ（ボイスコイルモータ）であり、コイル４０１、ドライブマグネット４０２および２つのヨーク４０３ａ，４０３ｂにより構成されている。コイル４０１に電流を流すと、コイル４０１とマグネット４０２の間に発生した磁力線相互の反発によってローレンツ力が発生し、第４レンズユニットＬ４を移動させる。また、移動枠４には光軸方向に多極着磁された不図示のセンサマグネットが保持されている。また、固定鏡筒５には、該センサマグネットに対向した位置にＭＲセンサ４０４が保持されており、ＭＲセンサ４０４からの信号を用いることで、第４レンズユニットＬ４が所定の基準位置に位置するか否かを検出することができる。

次に、図３〜図６を用いて第３レンズユニットＬ３を光軸直交面内で移動可能とするシフトユニット３の構成について詳しく説明する。図３はシフトユニット３を分解して、光軸方向のうち像面方向から見た図、図４はシフトユニット３の分解斜視図、図５はシフトユニット３および光量調節ユニット７の断面図である。

シフトユニット３は３つのユニット、すなわちシフトマグネットユニット３１、シフトベースユニット３２およびシフト移動枠ユニット３３より構成されている。このうち、シフトマグネットユニット３１とシフト移動枠ユニット３３はシフトベースユニット３２をその間に配置した状態でビス３０１により一体化されている。シフトマグネットユニット３１とシフト移動枠ユニット３３は、請求項にいう可動ユニットに相当する。以下、シフトマグネットユニット３１とシフト移動枠ユニット３３を一体として表現するときは、可動ユニット３４と記す。

可動ユニット３４は、第３レンズユニットＬ３を保持した状態で、シフトベースユニット３２に対してピッチ方向（カメラの縦方向）およびヨー方向（カメラの横方向）にシフト移動し、これらの方向のカメラ振れによる像振れを補正する。

３３１，３３２はそれぞれ、シフト移動枠ユニットを構成する第１シフト鏡筒および第２シフト鏡筒である。第１シフト鏡筒３３１は、第３ａレンズユニットＬ３ａを、第２シフト鏡筒３３２は第３レンズユニットＬ３ｂをそれぞれ保持している。第１シフト鏡筒３３１には、第３ａレンズユニットＬ３ａを保持するレンズ保持部３３１ａと第２シフト鏡筒３３２とを連結する連結部３３１ｂが設けられている。第１シフト鏡筒３３１と第２シフト鏡筒３３２は、相対的な偏心をなくする、すなわち第３ａレンズユニットＬ３ａと第３ｂレンズユニットＬ３ｂの光軸を合わせるための調整を行った後、接着固定される。

第２シフト鏡筒３３２は、第１シフト鏡筒３３１の連結部３３１ｂに対して接着される。第３ａレンズユニットＬ３ａと第３ｂレンズユニットＬ３ｂとの光軸方向の間隔は不変である。

３１１はシフトマグネットユニット３１を構成しているマグネットベース、３１２は同じくシフトマグネットユニット３１を構成している金属プレートである。マグネットベース３１１の像面側の面と金属プレート３１２の被写体側の面は接している。金属プレート３１２の材質としては、例えばステンレス鋼などが適している。

３２１はシフトベースユニット３２を構成しているシフトベースであり、固定鏡筒５と後部鏡筒６との間に挟み込まれて固定される。３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃはシフトベースユニット３２を構成している金属プレートである。金属プレート３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃはシフトベース３２１に設けられた凹部３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ内にそれぞれ配置される。金属プレート３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃの材質としては、例えばステンレス鋼が適当である。

３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｃは金属プレート３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃと、金属プレート３１２との間に挟持された３つのボールである。これらボール３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｃは、その近傍に配置されている、後述するマグネットに吸引されないように、例えばステンレス鋼が適当である。

また、３つのボール３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｃは金属プレート３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃにそれぞれ当接し、さらにマグネットベース３１１に接して一体となった金属プレート３１２上の面３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃに当接する。これら３箇所ずつの当接面は、撮影光学系の光軸に対して略直交する面である。これにより、３つのボール３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｃの呼び径が同じ場合は、３箇所の当接面の光軸方向位置間の差を小さく抑えることにより、可動部ユニット３４を光軸に対して直角な姿勢を保ったまま保持およびシフト案内が可能となる。

３０２は円筒形状の棒を略９０度屈曲させて作られたＬ形軸であり、可動ユニット３４の光軸回りの回転を阻止する。Ｌ形軸３０２の材質には、ＳＵＳ３０３のようなステンレス鋼が好適である。

Ｌ形軸３０２は、シフトベース３２１に設けられた後述する支持部にピッチ方向において組み込まれる。その後、シフトマグネットユニット３１とシフト移動枠ユニット３３とを一体化する際に、マグネットベース３１１や第１シフト鏡筒３３１に設けられた後述する支持部に組み込まれる。

次に、シフトユニット３の駆動系について説明する。なお、ピッチ方向およびヨー方向の駆動系および位置検出系は互いに同一の構成を有し、光軸回りに９０度の位相差を持って配置されているのみである。このため、ここではピッチ方向の駆動系および位置検出系を中心に説明する。図中、ピッチ方向の符号にはｐを、ヨー方向の符号にはｙの添え字を付す。

３１３ｐは光軸から放射方向に２極着磁された位置検出系の構成要素としても用いられる駆動用マグネットである。３１４ｐはマグネット３１３ｐの被写体側の磁束を閉じるためのバックヨーク、３２４ｐはコイル、３２５ｐはマグネット３１３ｐの像面側の磁束を閉じるためのヨークである。ヨーク３２５ｐは、マグネット３１３ｐとは光軸方向において略同一の投影形状を有している。３２６はフレキシブルプリントケーブル（以下、ＦＰＣという）である。

マグネット３１３ｐは、マグネットベース３１１ｐに圧入されて位置決め固定されている。バックヨーク３１４ｐは、マグネットベース３１１ｐに対して、光軸に向かう方向にスライドされて組み込まれる。コイル３２４ｐは、シフトベース３２１に圧入により固定されている。ヨーク３２５ｐは、シフトベース３２１に対して、光軸に向かう方向にスライドされて組み込まれる。

また、ヨーク３２５ｐには、半抜き加工によって凸部３２５′ｐが設けられている。この凸部３２５′ｐはマグネット３１３ｐの２極着磁の両磁極からほぼ均等な距離にあるので、両方の磁極が凸部３２５′ｐを引っ張る力もほぼ均等となり、バランスの取れた状態になっている。

３２１ｄ，３２１ｅ，３２１ｆ，３２１ｇ，３２１ｈ，３２１ｉ，３２１ｊ，３２１ｋはＦＰＣ３２６を位置決め固定するためにシフトベース３２１に設けられた位置決め部材である。ＦＰＣ３２６、は該位置決め部材３２１ｄ〜３２１ｋに組み込まれて位置決めされ、シフトベース３２１に固定される。

コイル３２４ｐとヨーク３２５ｐは、シフトベース３２１に固定され、マグネット３１３ｐとバックヨーク３１４ｐは、マグネットベース３１１に固定されている。そして、これらマグネット３１３ｐとバックヨーク３１４ｐとヨーク３２５ｐとにより磁気回路が形成される。コイル３２４ｐはこの磁気回路内に配置された構成である。このため、コイル３２４ｐに電流を流すと、マグネット３１３ｐにおける２極着磁の着磁境界に対して略直交する方向に、磁石とコイルに発生する磁力線相互間の反発によるローレンツ力が発生し、マグネットと共に可動部ユニット３４がシフト移動する。

このような構成の駆動系がピッチ方向およびヨー方向に関して設けられているので、光軸直交面内で互いに略直交するピッチ方向およびヨー方向への駆動力を可動ユニット３４に与えることができる。

すなわち、本実施例では、マグネット３１３ｐを含む磁気回路のギャップにコイル３２４ｐを配置し、マグネット３１３ｐとともに可動ユニット３４および第３レンズユニットＬ３ａをシフト駆動する、いわゆるムービングマグネット型の駆動系を構成している。

また、マグネット３１３ｐとヨーク３２５ｐの間には磁気的吸引作用が生じ、この吸引力によってヨーク３２５ｐはマグネット３１３ｐ側に引き付けられる。つまり、ピッチ方向およびヨー方向の磁気回路での合力が、３つのボール３２３ａ〜３２３ｃの内側に働くように、これら磁気回路およびボール３２３ａ〜３２３ｃを配置している。これにより、３つのボール３２３ａ〜３２３ｃを挟んで可動ユニット３４をシフトベース３２１側に付勢することができる。

また、ボール３２３ａ〜３２３ｃと金属プレート３２２ａ〜３２２ｃの当接面間、およびボール３２３ａ〜３２３ｃと金属プレート３１２の当接面間には、潤滑油が塗布されている。潤滑油の粘度は、上記吸引力に依らなくてもボール３２３ａ〜３２３ｃがシフトベース３２１および可動ユニット３４の間から用意に脱落しない程度の粘度である。このため、上記吸引力を上回る慣性力が可動ユニット３４に働いて金属プレート３１２の当接面３１２ａ〜３１２ｃがボール３２３ａ〜３２３ｃから浮いた状態となっても、ボール３２３ａ〜３２３ｃの位置が容易にずれるのを防止できる。

次に、図６Ａおよび図６Ｂを用いて、ボール３２３ａに対するシフトベースユニット３２と可動ユニット３４の関係を説明する。なお、他のボール３２３ｂ，３２３ｃについても同一の関係となっているため、ここではボール３２３ａについてのみ説明する。

図６Ａは、ボール３２３ａおよびその周辺をボール中心を通る光軸に略平行な面で切ったときの断面図を模式化したものである。図６Ｂは、ボール３２３ａおよびその周囲を被写体方向から見た様子を示す模式図である。

３２７ａは、シフトベース３２１に設けられた、光軸方向視において矩形状の開口を有する凹部３２１ａに金属プレート３２２ａを配置して形成される空間である。ボール３２３ａは図６Ａに示す空間３２７ａ内に配置され、金属プレート３２２ａの内底面３２２ａ１と当接する。ボール３２３ａの移動は金属プレート３２２ａの内側面３２２ａ２、３２２ａ３と、シフトベース３２１の内壁面３２１ａ１，３２１ａ２からなる４つの面、つまり当接面３２２ａ１を囲んだ４面により制限されている。

ボール３２３ａは、金属プレート３２２ａの面３２２ａ１および金属プレート３１２の面３１２ａにそれぞれ当接した状態で、該４面３２２ａ２，３２２ａ３，３２１ａ１，３２１ａ２により制限された範囲（移動制限範囲）内を移動する。なお以下、これらボール３２３ａ、金属プレート３２２ａ、金属プレート３１２および４面３２２ａ２，３２２ａ３，３２１ａ１，３２１ａ２をまとめて可動ユニット支持機構と称する。

また、ボール３２３ａは、金属プレート３２２ａと金属プレート３１２に挟持されて移動制限範囲内で転動する。ここで、転がり摩擦は滑り摩擦に対して十分小さいので、ボール３２３ａは金属プレート３２２ａの当接面３２２ａ１と金属プレート３１２の当接面３１２ａとに対して滑らずに転がる。可動ユニット３４はボール３２３ａを転がしながらシフトベースユニット３２に対して移動する。このとき、ボール３２３ａの中心に対して、可動ユニット３４とシフトベースユニット３２は相対移動するため、シフトベースユニット３２に対するボール３２３ａの移動量は可動ユニット３４の移動量の半分となる。

次に、位置検出系について説明する。図４および図５において、３１３ｐは上述したように位置検出兼駆動用のマグネットである。３２８ｐは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、ＦＰＣ３２６の光軸像面側に半田付けにより固定される。ＦＰＣ３２６は圧入固定されているコイル３２４ｐの光軸前玉側の面を覆うように固定されるため、ホール素子３２８ｐはコイル３２４ｐの内側に配置される。

可動部ユニット３４および第３レンズユニットＬ３がピッチ方向若しくはヨー方向に駆動されたとき、ホール素子３２８ｐ（シフトベースユニット３２側）によってマグネット３１３ｐ（可動ユニット３４側）の磁束密度の変化が検出される。そして、この磁束密度の変化を示す電気信号がホール素子３２８ｐから出力される。このホール素子３２８ｐからの電気信号に基づいて、後述のコントロール回路（図１０の３７）が可動ユニット３４および第３レンズユニットＬ３の位置を検出することができる。

また、ピッチ方向、ヨー方向それぞれの２極着磁の境界は、自らの検出方向軸（ピッチ方向軸およびヨー方向軸）に対して直角に配置されている。このため、他方のマグネット３１３ｐの検出方向軸の動きに対して、その動きがマグネット３１３ｐの大きさに比べて小さい場合は、ホール素子３２８ｐに対する磁束分布が実質的に変化しない。したがって、２軸方向において独立に可動ユニット３４の位置を検出することができる。

また、本実施例のように、１つのマグネットを用いて駆動と位置検出の両方を行うことで、従来の位置検出系を構成していた公知のセンサマグネットが不要となり、シフトユニット３全体の光軸方向の薄型化が可能となっている。

次に、図３および図５を用いて光量調節ユニット７とシフトユニット３の位置関係について説明する。

３３３は第１のシフト鏡筒３３１におけるレンズ保持部３３１ａと、第２シフト鏡筒３３２と、第１のシフト鏡筒３３１における両側の連結部３３１ｂとにより囲まれた空間である。この空間３３３の光軸方向寸法は、光量調節ユニット７の押え板７０１からＮＤ地板７０７までの光軸方向寸法よりも若干大きくなっている。光量調節ユニット７は、被写体側から見て可動ユニット３４のピッチ移動方向下側、つまりレンズ鏡筒が正姿勢にあるときのシフトユニット３の下側に隣接して配置されている。

次に、光量調節ユニット７の組立て方について説明する。光量調節ユニット７は、該空間３３３内に、光軸直交方向にシフトユニット３のピッチ方向下側から挿入され、シフトベース３２１に対して、ビス７０８により固定される。つまり、シフトユニット３の空間３３３内に対して光量調節ユニット７を後から差し込み、シフトベース３２１にビス止め固定する。このような構成を採ることにより、光量調節ユニット７の組み付け前においてシフトユニット３の単品での性能評価を容易に行うことができ、かつ光量調節ユニット７の組み付け作業も容易である。

次に、図３および図４を用いてＬ形軸３０２を含むシフト案内機構について説明する。３２１ｇ，３２１ｈはシフトベース３２１に設けられた凹部を有する支持突起である。３３１ｃ，３３１ｄは第１シフト鏡筒３３１に設けられた支持部であり、Ｌ形軸３０２のヨー方向の像面方向を支持している。Ｌ形軸３０２が該支持突起３２１ｇ，３２１ｈと相対摺動することで、可動ユニット３４は光軸直交面内の回転を抑制されつつヨー方向へ移動する。

３２１ｉ，３２１ｊは、シフトベース３２１に設けられた支持部であり、該支持部３２１ｉ，３２１ｊによりＬ形軸３０２のピッチ方向の光軸方向位置が決まる。３１１ａ，３１１ｂはマグネットベース３１１に設けられた凹部を有する支持突起である。可動ユニット３４は支持突起３１１ａ，３１１ｂがＬ型軸３０２と相対摺動することにより、光軸直交面内の回転を抑制されながらピッチ方向にシフト移動する。Ｌ形軸３０２、支持突起３２１ｇ，３２１ｈ，３１１ａ，３１１ｂおよび支持部３３１ｃ，３３１ｄ，３２１ｉ，３２１ｊによってシフト案内機構が構成される。

次に、図７を用いてシフト案内機構の寸法関係について説明する。図７は、シフト案内機構の一部を模式的に示した図であり、Ｌ形軸３０２と支持突起３２１ｇと支持部３３１ｃをＬ形軸３０２の軸方向に略直交する方向に切断したときの断面図である。なお、他の支持突起と支持部およびＬ形軸３０２との関係も同様である。

ＤはＬ形軸３０２の外径寸法である。Ｈ１は支持突起３１１ｇに形成された凹部の光軸方向開口幅であり、その大きさはＬ形軸３０２の径よりも若干大きい。Ｈ２は支持部３２１ｃと支持突起３１１ｇの凹部の底面との間の寸法（光軸方向間隔）であり、これもＬ形軸３０２の径より若干大きい。

支持部３２１ｉ，３２１ｊおよび支持突起３２１ｇ，３２１ｈはシフトベースユニット３２を構成するシフトベース３２１に設けられているため、支持部３２１ｉ，３２１ｊおよび支持突起３２１ｇ，３２１ｈの光軸方向位置によってＬ形軸３０２の光軸方向位置が決まる。

一方、支持突起３１１ａ，３１１ｂおよび支持部３３１ｃ，３３１ｄにおけるＬ形軸３０２の光軸方向に対向する面とＬ形軸３０２との間には、若干のスペースが形成されている。支持突起３１１ａ，３１１ｂおよび支持部３３１ｃ，３３１ｄはそれぞれ可動ユニット３４側に設けられ、可動ユニット３４はシフトベースユニット３２を介して光軸方向の位置が決まっている。このため、仮に光軸方向の寸法公差が積み重なった場合でもそれを逃げられる最小限の余裕が必要となる。したがって、このような寸法構成を採ることで、Ｌ形軸３０２を光軸方向および光軸直交方向の双方にスムーズに摺動案内することができる。

次に、図８を用いて、光軸方向から見たときのシフト案内機構の位置関係について説明する。図８はシフトユニット３と光量調節ユニット７を被写体側から見た図である。なお、図８では、シフトユニット３の内部の構成および位置関係をわかりやすく説明するために、シフト案内機構および前述した可動ユニット支持機構を点線で示し、光軸直交面内における可動ユニット支持機構が占める領域を斜線部Ａ，Ｂで示している。また、一部の形状は省略している。

図８において、支持突起３２１ｇ，３２１ｈおよび支持部３３１ｃ，３３１ｄは光軸方向から見て、それらのピッチ方向（図８の上下方向）の間隔（以下、支持間隔という）を極力長くとっている。また、支持部３２１ｉ，３２１ｊおよび支持突起３１１ａ，３１１ｂも、光軸方向から見てそれらのヨー方向（図８の左右方向）の支持間隔を極力長くとっている。これにより、Ｌ形軸３０２の支持ガタによる振れ角を極力小さくすることができ、可動ユニット３４のピッチ方向およびヨー方向の案内をより正確にできる。シフトユニット３の光軸直交方向における寸法を大きくすることなく支持間隔を長くするため、本実施例では、以下のような構成を採っている。すなわち、光軸方向から見て、可動ユニット支持機構の配置領域Ａ，Ｂの少なくとも一部と、Ｌ形軸３０２のピッチ方向軸部およびヨー方向軸部の少なくとも一部とがそれぞれ重なる構成を採用している。

なお、本実施例では、シフトベース３２１に対するＬ形軸３０２の移動方向をヨー方向とし、可動ユニット３４はＬ形軸３０２に対してピッチ方向に移動するわうにしている。これにより、Ｌ形軸３０２までピッチ方向に駆動する必要がなく、ピッチ方向において駆動系に入力するエネルギーは可動ユニット３４の駆動にのみ使われる。

次に、Ｌ形軸３０２の移動方向について、図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。図９Ａおよび図９Ｂは、Ｌ形軸３０２の移動と、可動ユニット３４およびシフトベースユニット３２の関係とをわかりやすく説明するために、Ｌ形軸３０２および支持突起３１１ａ，３１１ｂ，３２１ｇ，３２１ｈのみを模式的に示している。なお、図９Ａは可動ユニット３４がピッチ方向に移動する場合、図９ＢはＬ形軸３０２および可動ユニット３４がヨー方向に移動する場合を示している。また、これらの図では、移動しない部材を斜線で示している。

図９Ａに示すように、可動ユニット３４がピッチ方向に移動するとき、Ｌ形軸３０２は可動ユニット３４（支持突起３１１ａ，３１１ｂ）の移動を摺動案内するのみである。しかし、可動ユニット３４がヨー方向に移動するときは、Ｌ形軸３０２は可動ユニット３４と一体となって支持突起３２１ｇ，３２１ｈと相対摺動しながらヨー方向へ移動する。本実施例では、シフトユニット３に隣接している光量調節ユニット７は可動ユニット３４のピッチ移動方向下側に隣接しているため、Ｌ形軸３０２の移動方向を光量調節ユニット７のないヨー方向に設定している。仮に、Ｌ形軸３０２の移動方向をピッチ方向とした場合、隣接する光量調節ユニット７をＬ形軸３０２の移動量分だけ外側へずらさなければならず、レンズ鏡筒の光軸直交方向寸法の大型化を招いてしまうからである。よって、本実施例のような構成とすることで、レンズ鏡筒の大型化を防止できる。

そして、本実施例では、可動ユニット３４がピッチ方向に移動するときには、Ｌ形軸３０２の自重の影響を受けないので、可動ユニット３４を駆動する駆動力を小さくすることができ、省エネルギーに有効となる。

次に、図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて、可動ユニット３４と固定鏡筒５との関係について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｃは、図２におけるＸ−Ｘ断面、すなわち図２に示した可動ユニット３４のうち光軸Ｌから最も光軸直交方向に離れた端部３４Ａを含む光軸直交面で切断した断面を、光軸方向から見た図である。可動ユニット３４は、その輪郭のみを示している。また、図１０Ａ〜図１０Ｃ中の３４Ｂ，３４Ｃはそれぞれ、端部３４Ａとは異なる光軸直交方向において、可動ユニット３４のうち光軸Ｌから最も離れた端部を示している。これら端部３４Ａ〜３４Ｃは、実際には図３に示すように、シフトマグネットユニット３１を構成しているマグネットベース３１１の光軸直交方向（可動ユニットの移動方向）での端部である。

なお、図１０Ａは可動ユニット３４が光軸中心位置にある状態、すなわち第３レンズユニットＬ３の光軸Ｌと撮影光学系の光軸ＡＸＬとが略一致した状態を示す。ここで、略一致とは、完全に一致する場合と、許容誤差の範囲内で完全一致からずれている場合とを含む意味である。

また、図１０Ｂは、可動ユニット３４が光軸ＡＸＬに対してピッチ方向およびヨー方向（図の右上方向）に最大可動量移動した状態を示す。さらに、図１０Ｃは、可動ユニット３４が、ピッチ方向およびヨー方向に図１０Ｂとは反対方向（図の左下方向）へ最大可動量移動した状態である。なお、図１０Ｃは、シフトユニット３を固定鏡筒５に組み込む際の光軸直交面内での位置も示している。

図２および図１０Ａ〜図１０Ｂに示す５１は、固定鏡筒５の外周壁５ａの内面５ｂにおける可動ユニット３４の端部３４Ａ〜３４Ｃに対向する領域に形成された開口部である。この開口部５１は、外周壁５ａにおいて内側から外側に向かって貫通する貫通開口部５０における内面５ｂ側の開口面を形成している。本実施例では、可動ユニット３４の３つの端部３４Ａ〜３４Ｃに対応して、３つの開口部５１（貫通開口部５０）を外周壁５ａに形成している。

図１０Ａに示すように、可動ユニット３４が光軸中心位置にある状態では、端部３４Ａが開口部５１を通って固定鏡筒５の外周壁５ａの内面５ｂよりも若干外側に位置している。すなわち、光軸方向視において外周壁５ａに若干重なる位置に配置されている。また、端部３４Ｂと端部３４Ｃのうちの一部は、開口部５１（外周壁５ａの内面５ｂ）に略一致する位置に配置されている。

この状態から図１０Ｂに示す最大移動状態とすると、可動ユニット３４の端部３４Ａ〜３４Ｃは、開口部５１を通って外周壁５ａの内面５ｂよりも外側に位置する。すなわち、光軸方向視において外周壁５ａに重なる位置に配置される。

一方、図１０Ｃに示す最大移動状態とすると、可動ユニット３４の端部３４Ａ〜３４Ｃは、いずれも外周壁５ａの内面５ｂよりも内側に位置する。すなわち、光軸方向視において外周壁５ａに重ならない位置に配置される。

このように、本実施例では、可動ユニット３４の移動方向端部３４Ａ〜３４Ｃが外周壁５ａの内面５ｂよりも外側まで移動できるように可動ユニット３４の可動範囲を設定している。これにより、可動ユニット３４の可動範囲を従来と同等としながら、外周壁５ａ、つまりはレンズ鏡筒の光軸直交方向寸法を従来に比べて小さくすることができる。

さらに、可動ユニット３４が光軸中心位置にある状態で、可動ユニット３４の移動方向端部３４Ａ〜３４Ｃが外周壁５ａの内面５ｂよりも外側又は内面５ｂに略一致する位置に配置されることで、さらにレンズ鏡筒の光軸直交方向寸法を小さくすることができる。

なお、シフトユニット３を像面方向から固定鏡筒５に組み込むときは、可動ユニット３４を光軸中心位置から図１０Ｃに示す位置まで移動させることで、固定鏡筒５の外周壁５ａに干渉させることなくシフトユニット３を組み込むことができる。

また、本実施例のレンズ鏡筒では、上記各貫通開口部５０の外側の開口を覆うように、セット部材１２を配置している。このセット部材１２は、後述する電気回路やアクチュエータ、ビデオテープやＤＶＤ等の撮影画像を記録する記録装置、若しくは撮影画像をモニタするディスプレイ装置等に相当する。セット部材１２は、レンズ鏡筒（固定鏡筒５）に対しては移動せず、固定された部材である。

前述したように、レンズ鏡筒の光軸直交方向寸法が小型化された結果、固定鏡筒５の外周に近接して配置されるセット部材１２も光軸ＡＸＬに近づけて配置することができる。したがって、ビデオカメラ全体の小型化を図ることができる。

しかも、セット部材１２によって各貫通開口部５０の外側を覆うことで、固定鏡筒５の外部から各貫通開口部５０を通って光やゴミ、水滴が鏡筒内に侵入することを防止できる。また、新たな部品を追加する必要がいので、部品点数の増加を抑えることができる。

図１１には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。前述したように、２００は第２レンズユニット２の駆動源であるズームモータである。４００は第４レンズユニット４の駆動源であるボイスコイルモータのコイルである。

３５は光量調節ユニット７の駆動源である絞りモータであり、ステッピングモータ等が用いられる。

フォトインタラプタ２０５は、第２レンズユニットＬ２が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するズームリセットスイッチである。第２レンズユニットＬ２が基準位置に位置したことが検出された後、ズームモータ３３に入力するパルス信号数を連続してカウントすることにより、第２レンズユニットＬ２の光軸方向の移動量（基準位置に対する位置）の検出を行うことができる。７０９は絞りエンコーダである。

３７はカメラの制御を司る、ＣＰＵ等からなるコントロール回路である。３８はカメラ信号処理回路であり、撮像素子６０１からの出力に対して所定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施す。これらの処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート３９よびＡＦゲート４０に供給される。ＡＥゲート３９およびＡＦゲート４０はそれぞれ、露出制御およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲を全画面の映像信号の中から設定する。ゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。

４１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。

４２はズームスイッチ、４３はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ４３は、変倍に際して被写体距離とバリエータ（第２レンズユニットＬ２）の位置に応じたフォーカシングレンズ（第４レンズユニットＬ４）の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリとして、コントロール回路３７内のメモリを使用してもよい。

例えば、撮影者によりズームスイッチ４２が操作されると、コントロール回路３７は、ズームトラッキングメモリ４３の情報をもとに第２レンズユニットＬ２の位置に対して第４レンズユニットＬ４が満たすべき位置を算出する。そして、この位置に第４レンズユニットＬ４が移動するように、フォーカスモータ３４の駆動を制御する。

また、オートフォーカス動作では、コントロール回路３７は、ＡＦ信号処理回路４１の出力がピークを示すようにフォーカスモータ４００の駆動を制御する。

さらに、適正露出を得るために、コントロール回路３７は、ＡＥゲート３９を通過したＹ信号の出力の平均値を基準値として、絞りエンコーダ３５の出力がこの基準値となるように絞りモータ３５の駆動を制御し、光量をコントロールする。

６１，６２はピッチ方向およびヨー方向の角度変化を検出するための振動ジャイロ等の振れセンサである。コントロール回路３７は、これら振れセンサ６１，６２からの出力と、ホール素子３２８からの信号とに基づいてコイル３２４への通電を制御して第３レンズユニットＬ３を駆動し、像振れを補正する。

なお、上記実施例では、可動ユニット３４の端部３４Ａ〜３４Ｃに対する逃げ形状として貫通開口部５０を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、固定鏡筒５の外周壁５ａの内面５ｂにて開口する開口部を有する凹形状部を設けてもよい。

また、上記実施例では、固定鏡筒５に形成した貫通開口部５０の外側をセット部材１２で覆う構成について説明したが、本発明はこの構成に限らない。例えば、図１３に示すように、固定鏡筒５の外周面に、遮光性を有する薄いシート１３を貼り付けるようにしてもよい。

また、上記実施例では、シフトユニット３の固定鏡筒５に対する組立て時における可動ユニット３４の位置を図１０Ｃに示す位置として説明したが、本発明では、この構成に限らない。すなわち、図１０Ｃの位置ではなくても、可動ユニット３４の可動範囲内で固定鏡筒５の外周壁５ａに干渉せず組み込める位置であればどのような位置でもよい。

また、上記実施例では、ムービングマグネット型のアクチュエータを用いて第３レンズユニットＬ３を駆動する場合について説明したが、本発明はこの構成に限らず適用することができる。例えば、コイルを可動ユニットに設け、マグネットをベース部材に設けたムービングコイル型のアクチュエータを用いる場合にも適用することができる。

また、上記実施例では、可動ユニットが二体に分かれた構成について説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。

また、上記実施例では、可動ユニットの光軸回りの回転を阻止する機構としてＬ形軸３０２を用いた構成について説明したが、本発明はこの構成に限らない。例えば、図１２に示すように、案内溝８０１を有するＬ字型の板８０２をＬ形軸に代えて用いることができる。また、特許第３２２９８９９号公報にて開示された構成等、可動ユニットの回転を阻止できるものなら何でもよい。

また、本発明は、可動ユニット支持機構としてボールを用いた場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、可動ユニット若しくはベース部材に光軸から放射方向に延びるピンを設け、該ピンと光軸方向移動を阻止する長溝とを係合させる構成でもよい。

また、上記実施例では、第３レンズユニットＬ３を撮影光学系の光軸ＡＸＬに対して略直交する方向に駆動する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、撮影光学系の光軸上の特定位置を中心として、レンズユニットの光軸に略直交する方向に回動させるタイプの可動ユニットを備えた光学機器にも本発明を適用することができる。

さらに、上記実施例では、レンズ鏡筒がカメラ本体に一体的に設けられた撮像装置について説明したが、本発明は、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置や、防振機能を有する双眼鏡等の観察機器等の光学機器にも適用することができる。

本発明の実施例であるレンズ鏡筒の分解斜視図。 実施例のレンズ鏡筒の断面図。 実施例のレンズ鏡筒内に配置されるシフトユニットの分解斜視図。 上記シフトユニットの分解斜視図。 上記シフトユニットの断面図。 上記シフトユニットにおけるボールとその周囲の構成を模式的に示した断面図。 上記ボールとその周囲の構成を被写体方向から見たときの模式図。 上記シフトユニットにおけるＬ形軸とその周囲の構成を模式的に示す断面図。 上記シフトユニットと光量調節ユニットを被写体側から見た図。 上記シフトユニットを構成する可動ユニットがピッチ方向に移動したときのＬ形軸と可動ユニットとの関係を表す模式図。 上記可動ユニットがヨー方向に移動したときのＬ形軸と可動ユニットとの関係を表す模式図。 上記レンズ鏡筒を構成する固定鏡筒と可動ユニットの位置関係（可動ユニットが光軸中心位置にある状態）を表す断面図。 固定鏡筒と可動ユニットの位置関係（可動ユニットが最大駆動量移動した状態）を表す図。 固定鏡筒と可動ユニットの位置関係（可動ユニットが最大駆動量移動した状態）を表す図。 上記レンズ鏡筒を搭載するカメラの電気回路構成を示すブロック図。 上記実施例とは別の実施例を示す図。 上記実施例と別の実施例を示す図。

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズユニット
Ｌ２ 第２レンズユニット
Ｌ３ 第３レンズユニット
Ｌ３ａ 第３ａレンズユニット
Ｌ３ｂ 第３ｂレンズユニット
Ｌ４ 第４レンズユニット
１ 前玉鏡筒
２ 変倍移動枠
３ シフトユニット
４ 合焦移動枠
５ 固定鏡筒
５ａ 外周壁
６ 後部鏡筒
７ 光量調節ユニット
１２ セット部材
３１ シフトマグネットユニット
３２ シフトベースユニット
３３ シフト移動枠ユニット
３４ 可動ユニット
５０ 貫通開口部
５１ 開口部
３０２ Ｌ形軸
６０１ 撮像素子
３２９ 金属プレート
７１１ フレキシブルプリント

Claims (7)

1. レンズを含み、該レンズの光軸に略直交する方向に移動可能な可動ユニットと、
   該可動ユニットを収容するケーシング部材とを有し、
   前記ケーシング部材の周壁部の内面における前記可動ユニットの移動方向端部に対向する領域に開口部が形成されており、
   前記可動ユニットの移動方向端部は、前記開口部を通って前記内面よりも外側まで移動可能であることを特徴とする光学機器。
2. 前記レンズの光軸と該レンズを含む光学系の光軸とが略一致する状態において、前記可動ユニットの移動方向端部が、前記開口部に略一致する位置又は前記開口部を通って前記内面よりも外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記ケーシング部材は、前記開口部から前記ケーシング部材の外面に延びる貫通開口部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記ケーシング部材の外周に、該ケーシング部材に対して固定された固定部品が、前記貫通開口部を覆うように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
5. レンズを含み、該レンズの光軸に略直交する方向に移動可能な可動ユニットと、
   該可動ユニットを収容するケーシング部材とを有し、
   前記可動ユニットの移動方向端部を通り、前記レンズを含む光学系の光軸に対して直交する断面を該光学系の光軸の方向から見たとき、前記可動ユニットの移動方向端部は、前記ケーシング部材の周壁部に重なる位置まで移動可能であることを特徴とする光学機器。
6. 前記断面を前記光学系の光軸の方向から見たとき、前記レンズの光軸と前記光学系の光軸とが略一致する状態において、前記可動ユニットの移動方向端部が、前記周壁部の内面に略一致する位置又は前記内面よりも外側に位置することを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
7. 前記レンズを含む光学系と、
   該光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。