JP2010160301A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オート機能とマニュアル機能との両立を図りつつ、レンズ鏡胴（撮像装置）を小型化できるようにする。
【解決手段】空芯型のステッピングモータ２０と、ステッピングモータ２０の回転運動をレンズ保持枠１２に伝達し、レンズ保持枠１２を回転させる連動キー１３と、連動キー１３によるレンズ保持枠１２の回転運動をレンズ１１の光軸方向の往復運動に変換するカムピン１２ａ及びヘリコイド１４ａと、手動による回転操作により、ステッピングモータ２０を回転させることが可能なマニュアル操作部３０と、ステッピングモータ２０への通電中に、マニュアル操作部３０が操作されたか否かを検知するマニュアル操作検知手段と、マニュアル操作検知手段により、マニュアル操作部３０が操作されたときに、ステッピングモータ２０への通電を制限する通電制限手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置（例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等）に設けられるレンズ鏡胴や、交換レンズに用いられるレンズ鏡胴及び撮像装置に関する。

従来から、カメラのレンズ鏡胴には、レンズを保持するレンズ保持枠を駆動するためのアクチュエータが設けられたものがある。そして、アクチュエータとして、直流モータや超音波モータ等が使用されており、これによってレンズ保持枠を駆動して、カメラのオート機能（例えば、オートフォーカス機能、オートズーム機能）を実現している。

また、近年では、ズーム系の高級レンズになるほどマニュアル機能の有無が重要視されるようになっている。特に、交換レンズに用いられるレンズ鏡胴では、撮影者がオート機能（オートフォーカス機能、オートズーム機能）と、マニュアル機能（マニュアルフォーカス機能、マニュアルズーム機能）とを任意に選択できることが求められている。

そこで、超音波モータを用いたオートフォーカス機能と、手動操作によるマニュアルフォーカス機能との両方を実現できるようにした技術が知られている。具体的には、超音波モータを用いる機構が動作可能な状態でマニュアルリングを操作できるように、ローラ軸受又は球体式軸受を用いるようにしたレンズ鏡胴である。

特許第３０４５９６９号公報

しかし、上記の特許文献１の技術では、超音波モータとマニュアルリングとの間にローラ軸受等を設けなければならない。そのため、レンズ鏡胴（撮像装置）が大型化してしまうという問題があった。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、オート機能とマニュアル機能との両立を図りつつ、レンズ鏡胴（撮像装置）を小型化できるようにすることである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の請求項１に記載の発明は、レンズを保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を収容する鏡胴本体と、前記鏡胴本体の外側に設けられ、前記レンズの光軸を回転中心軸として回転する中空の回転部を備える空芯型モータと、前記空芯型モータの前記回転部の回転運動を前記レンズ保持枠に伝達し、前記レンズ保持枠を回転させる伝達部と、前記レンズ保持枠と前記鏡胴本体との間に設けられ、前記伝達部による前記レンズ保持枠の回転運動を前記レンズの光軸方向の往復運動に変換する運動変換手段と、前記空芯型モータの外側に設けられ、手動による回転操作により、前記回転部を回転させることが可能なマニュアル操作部と、前記空芯型モータへの通電中に、前記マニュアル操作部が操作されたか否かを検知するマニュアル操作検知手段と、前記マニュアル操作検知手段により、前記マニュアル操作部が操作されたときに、前記空芯型モータへの通電を制限する通電制限手段とを有するレンズ鏡胴である。

また、本発明の請求項６に記載の発明は、撮像用のレンズと、前記レンズの光軸上に配置された撮像素子と、前記レンズを保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を収容する鏡胴本体と、前記鏡胴本体の外側に設けられ、前記レンズの光軸を回転中心軸として回転する中空の回転部を備える空芯型モータと、前記空芯型モータの前記回転部の回転運動を前記レンズ保持枠に伝達し、前記レンズ保持枠を回転させる伝達部と、前記レンズ保持枠と前記鏡胴本体との間に設けられ、前記伝達部による前記レンズ保持枠の回転運動を前記レンズの光軸方向の往復運動に変換する運動変換手段と、前記空芯型モータの外側に設けられ、手動による回転操作により、前記回転部を回転させることが可能なマニュアル操作部と、前記空芯型モータへの通電中に、前記マニュアル操作部が操作されたか否かを検知するマニュアル操作検知手段と、前記マニュアル操作検知手段により、前記マニュアル操作部が操作されたときに、前記空芯型モータへの通電を制限する通電制限手段とを有する撮像装置である。

（作用）
上記の請求項１及び請求項６に記載の発明は、中空の回転部を備える空芯型モータと、空芯型モータの回転部を回転させることが可能なマニュアル操作部とを有している。そのため、空芯型モータは、通電によって回転するだけでなく、マニュアル操作部により、手動で回転させることもできる。

本発明によれば、マニュアル操作部により、空芯型モータの回転部を手動でも回転させることができる。そのため、電動駆動によるオート機能と、手動操作によるマニュアル機能との両方を実現できる。また、レンズ鏡胴（撮像装置）の小型化が可能となる。

本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第１の実施の形態）を示す光軸方向の断面図である。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第１の実施の形態）におけるステッピングモータの周辺部を示す光軸方向の断面図である。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第１の実施の形態）の動作例を示すフローチャートである。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第２の実施の形態）の動作例を示すフローチャートである。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第３の実施の形態）を示す光軸方向の断面図である。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第３の実施の形態）のオートフォーカス動作の動作例を示す模式図である。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第３の実施の形態）のマニュアルフォーカス動作の動作例を示す模式図である。 本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴（第４の実施の形態）におけるステッピングモータの周辺部を示す光軸方向の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
ここで、本発明における撮像装置は、以下の実施の形態では、デジタル一眼レフカメラであるとする。また、本発明におけるレンズ鏡胴は、以下の実施の形態では、デジタル一眼レフカメラの交換レンズに用いられる交換レンズ鏡胴１０（４０、５０、及び６０）であるとする。なお、説明は、以下の順序で行う。

１．第１の実施の形態（交換レンズ鏡胴１０：レンズ鏡胴を小型化した例）
２．第２の実施の形態（交換レンズ鏡胴４０：マニュアル操作検知手段の別例）
３．第３の実施の形態（交換レンズ鏡胴５０：マニュアルリングを追加した例）
４．第４の実施の形態（交換レンズ鏡胴６０：マニュアル操作部の別例）

＜１．第１の実施の形態＞
［交換レンズ鏡胴の断面例］

図１は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴１０（第１の実施の形態）を示す光軸方向の断面図である。
図１に示すように、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０は、レンズ１１（第１の実施の形態では、フォーカスレンズ）を保持するレンズ保持枠１２と、レンズ保持枠１２を電動駆動するための空芯型のステッピングモータ２０（本発明における空芯型モータに相当するもの）と、ステッピングモータ２０の回転運動をレンズ保持枠１２に伝達するための連動キー１３（本発明における伝達部に相当するもの）とを有している。

このようなレンズ保持枠１２、ステッピングモータ２０、及び連動キー１３は、それぞれの中心軸がレンズ１１の光軸に一致するようにして直列に配置されている。そして、これらは、固定鏡胴１４（本発明における鏡胴本体の一部を構成するもの）と、固定鏡胴１４の前部に設けられた前部鏡胴１５（本発明における鏡胴本体の他の一部を構成するもの）とを基礎土台としている。また、固定鏡胴１４の外側には、カバー１６が設けられている。さらにまた、固定鏡胴１４の後部には、デジタル一眼レフカメラに対して着脱自在となるように、締結リング１７が設けられている。そのため、締結リング１７によってデジタル一眼レフカメラに交換レンズ鏡胴１０を装着すれば、レンズ１１の光軸上に配置された撮像素子により、レンズ１１から入射した被写体像を撮像できる。

ここで、レンズ保持枠１２は、円筒状に形成された固定鏡胴１４の内部に収容されている。そして、レンズ保持枠１２と固定鏡胴１４との間には、連動キー１３によるレンズ保持枠１２の回転運動をレンズ１１の光軸方向の往復運動に変換する運動変換手段が設けられている。この運動変換手段は、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０では、固定鏡胴１４の内周面に形成されたヘリコイド１４ａと、レンズ保持枠１２の外周面から突出するように設けられたカムピン１２ａとによって構成されている。具体的には、ヘリコイド１４ａの内側にカムピン１２ａが係合することにより、レンズ保持枠１２は、光軸と直交する平面内で規制される。また、レンズ保持枠１２を回転させると、カムピン１２ａがヘリコイド１４ａにガイドされながら光軸方向に移動する。そのため、レンズ保持枠１２の回転運動が光軸方向の往復運動に変換され、レンズ保持枠１２は、光軸方向に回転しながら移動する。その結果、交換レンズ鏡胴１０のフォーカス動作が実現されることとなる。

フォーカス動作には、オートフォーカス動作とマニュアルフォーカス動作とがあるが、オートフォーカス動作は、ステッピングモータ２０への通電による回転駆動によって行われる。具体的には、固定鏡胴１４の外側に、レンズ１１の光軸を回転中心軸として回転する空芯型のステッピングモータ２０が設けられている。また、ステッピングモータ２０の回転運動をレンズ保持枠１２に伝達し、レンズ保持枠１２を回転させるため、連動キー１３が設けられている。さらにまた、連動キー１３の先端は、レンズ保持枠１２に形成されたキー溝１２ｂに係合している。そのため、通電によってステッピングモータ２０を回転駆動すれば、連動キー１３を介してレンズ保持枠１２が回転する。そして、レンズ保持枠１２の回転運動は、カムピン１２ａ及びヘリコイド１４ａによって光軸方向の往復運動に変換される。したがって、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０は、ステッピングモータ２０への通電によってオートフォーカス動作を行うことができる。

このように、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０では、オートフォーカス動作の実現のために、空芯型のステッピングモータ２０を用いている。そのため、オートフォーカス動作のための駆動源を交換レンズ鏡胴１０の制約された空間内に配置できるので、交換レンズ鏡胴１０が小型化されている。また、停止位置の精度が高く、駆動騒音（ギヤノイズ等）のない駆動源となっている。

この点に関して詳述すると、オートフォーカス動作の駆動源として、安価な直流モータを用いた場合には、レンズ１１をその光軸方向に移動させるために必要な駆動トルクを得るために、ギヤを用いた減速機を介在させなければならない。そのため、オートフォーカス動作を行うと、ギヤノイズが発生し、それによって品位が下がる。また、直流モータでは、レンズ１１の停止精度を達成するために、フォトインタラプタ等の位置検出センサが必要となる。さらにまた、直流モータや減速機の配置によって凸部が生じ、外観の面から好ましくないだけでなく、大型化してしまう。

一方、オートフォーカス動作の駆動源として、人間の可聴域外での駆動周波数によって駆動される超音波モータを用いれば、駆動騒音（ギヤノイズ）による品位の低下は回避できる。しかし、超音波モータは、その組付け条件がばらつきやすいので、超音波モータを用いると、駆動異音が発生しやすくなるという問題がある。また、超音波モータの駆動には、非線形な駆動周波数と電圧との関係を加味した制御が必要になるので、設計工数の増大の問題、修理回復に要する工数の問題等が発生し、コストの高いものとなる。

そこで、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０では、このような短所のある直流モータや超音波モータではなく、空芯型のステッピングモータ２０を用いることにより、交換レンズ鏡胴１０の小型化を図るとともに、駆動騒音や駆動異音が発生しないようにしている。なお、空芯型の直流モータや超音波モータ等にもそれなりの長所があるので、空芯型のステッピングモータ２０に限らず、空芯型の直流モータや超音波モータ等を用いることもできる。

また、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０は、ステッピングモータ２０の外側に、手動による回転操作により、通電することなくステッピングモータ２０を回転させることが可能なマニュアル操作部３０が設けられている。そのため、交換レンズ鏡胴１０は、手動でマニュアル操作部３０を回転させることにより、マニュアルフォーカス動作も実現できる。

［空芯型のステッピングモータの断面例］

図２は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴１０（第１の実施の形態）におけるステッピングモータ２０の周辺部を示す光軸方向の断面図である。
図２に示すように、ステッピングモータ２０は、固定鏡胴１４の外側に設けられた空芯型となっている。具体的には、ステッピングモータ２０は、ステッピングモータ２０の内郭を構成し、通電により、レンズ１１（図１参照）の光軸を回転中心軸として回転する中空のロータ２１（本発明における回転部に相当するもの）と、ステッピングモータ２０の外郭を構成し、固定鏡胴１４の外側に固定されて回転しないモータケース２２とを有している。

また、ロータ２１の外側には、マグネット２３が固定され、モータケース２２の内側には、ステータ２４が設けられている。さらにまた、ステータ２４の内部には、合成樹脂製のコイルホルダ２５を介してコイル２６が巻き付けられている。さらに、ロータ２１とステータ２４との間には、玉軸受け２７が配置されている。そして、この玉軸受け２７により、ステッピングモータ２０内のマグネット２３とステータ２４との間隔が一定に保持されている。

ここで、玉軸受け２７の役割について説明すると、マグネット２３とステータ２４との間には、絶えず磁気吸引力が発生している。そして、マグネット２３の中心とコイル２６の中心とが完全に一致していれば、磁気吸引力が相殺されるので、ロータ２１は、ステータ２４に引き寄せられることもない。しかし、組立て時の一般的なばらつきにより、マグネット２３の中心とステータ２４の中心との間には、微小なずれが生じてしまう。このずれをなくすように組立て工程を管理することは、非常に困難である。そのため、このままではロータ２１がステータ２４に引き寄せられ、回転半径方向に吸引力が発生する結果、ステッピングモータ２０内のロストルクを増加させることとなる。そこで、このようなロストルクを低減させるため、マグネット２３の中心とステータ２４の中心とを一致させるようにして玉軸受け２７を配置している。なお、玉軸受け２７に限らず、コロ軸受け等であってもよい。

このように、ステッピングモータ２０は、玉軸受け２７によってロストルクが低減されるようになっている。そして、レンズ１１（図１参照）の光軸を回転中心軸として回転するロータ２１に対して、連動キー１３が固定されている。そのため、ステッピングモータ２０の駆動力（ロータ２１の回転力）が連動キー１３に効率よく伝達される。

また、ロータ２１には、リング状のマニュアル操作部３０が取り付けられている。そして、カバー１６が切り欠かれている部分で、ステッピングモータ２０の外側を覆うようになっている。さらにまた、マニュアル操作部３０の外周部には、滑り止め３１が設けられている。そのため、撮影者は、滑り止め３１を指でつまみ、マニュアル操作部３０を回転操作することにより、マニュアル操作部３０に直結されたロータ２１を手動で回転させることができる。

なお、図２に示すようなインナーロータ型のステッピングモータ２０ではなく、ロータとステータとの位置を逆にしたアウターロータ型を用いることもできる。アウターロータ型のステッピングモータでは、ロータの内側に、マグネットが固定されたステータが設けられるので、回転するロータが外郭となり、回転しないステータが内郭となる。したがって、アウターロータ型の場合には、ロータにマニュアル操作部を取り付けるのではなく、ロータ自体をマニュアル操作部としてもよい。

さらにまた、ロータ２１の連動キー１３と反対側の端面には、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）からなる摺動リング２８（本発明における抵抗付与手段の一部を構成するもの）が当接している。この摺動リング２８は、固定鏡胴１４の外側に設けられており、一方の側面がロータ２１の端面に面接触し、他方の側面がステータ２４の内側面に面接触している。そして、摺動リング２８によってロータ２１に所定の摩擦力が作用し、回転抵抗となるように、固定鏡胴１４の外側には、摺動リング２８をロータ２１に向けて押圧する与圧バネ１８（本発明における抵抗付与手段の他の一部を構成するもの）が設けられている。さらに、与圧バネ１８の押圧力を調整できるようにするため、圧力調整リング１９も設けられている。なお、与圧バネ１８は、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０では、波バネであるが、波バネに限らず、コイルバネ等であってもよい。

したがって、摺動リング２８には、ステータ２４の内側面を介して与圧バネ１８の押圧力が作用する。その結果、ロータ２１と摺動リング２８との間に摩擦力が発生し、その摩擦力が回転抵抗となってロータ２１の自由な回転が阻止される。なお、ロータ２１に付与される回転抵抗（摩擦力）の大きさは、圧力調整リング１９によって調整できる。具体的には、圧力調整リング１９の内周面には、ねじ溝が刻まれており、固定鏡胴１４の外周面に形成されたねじ山にねじ込まれている。そのため、圧力調整リング１９のねじ込み量を適宜調整すれば、それによって与圧バネ１８のたわみ量（押圧力）が変化するので、ロータ２１と摺動リング２８との間の回転抵抗を調整できるようになる。

このように、摺動リング２８によってロータ２１に回転抵抗を付与するのは、ステッピングモータ２０によるオートフォーカス動作に加え、マニュアル操作部３０によるマニュアルフォーカス動作を実現させるためである。例えば、マニュアルフォーカス時に撮影者が滑り止め３１に少し触れただけでロータ２１が回転してしまうと、微妙なピント調整が困難になる。そのため、ロータ２１に対し、摺動リング２８によって回転抵抗を付与することにより、ロータ２１の自由な回転を適度に規制して、マニュアルフォーカス時の操作性を向上させている。なお、摺動リング２８は、与圧バネ１８及び圧力調整リング１９による回転抵抗（摩擦力）の微調整が可能となるように、摩擦係数が小さいフッ素樹脂で形成されている。

また、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０は、オートフォーカス時であっても、撮影者がマニュアルフォーカス動作を行なうことができるように、マニュアル操作検知手段及び通電制限手段が設けられている。具体的には、オートフォーカス時は、ステッピングモータ２０に通電してロータ２１を回転駆動するが、この際にマニュアル操作部３０を手動で回転操作する場合には、通電によるロータ２１の回転が妨げとなる。特に、通電によるロータ２１の回転方向と逆向きにマニュアル操作部３０を回転操作しようとすると、手動操作が非常に重くなってしまう。そこで、ステッピングモータ２０への通電中に、マニュアル操作部３０が操作されたか否かを検知するマニュアル操作検知手段を設けている。さらに、マニュアル操作検知手段により、マニュアル操作部３０が操作されたときに、ステッピングモータ２０への通電を制限する通電制限手段を設けている。

［交換レンズ鏡胴の動作例］

図３は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴１０（第１の実施の形態）の動作例を示すフローチャートである。
図３に示すように、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０によってオートフォーカス動作を行なう場合には、最初のステップＳ１１において、測距結果に基づいて、レンズ１１のオートフォーカス動作の目標位置を演算する。その後、ステップＳ１２において、レンズ１１の目標位置と現在位置との差（目標位置−現在位置）から、レンズ１１の移動量を演算する。

続いて、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で演算されたレンズ１１の移動量に基づいて、目標位置までレンズ１１を移動させる速度を決定する。具体的には、レンズ１１の移動量に応じた加速及び減速の速度パターン（一般的には、台形波の速度パターン）があらかじめ複数設定されており、交換レンズ鏡胴１０内に設けられたメモリに速度プロファイルとして記憶されている。そして、ステップＳ１３において、記憶されている速度プロファイルの中から、レンズ１１を最短時間で目標位置まで移動させるための最適な速度プロファイルを決定する。

次のステップＳ１４では、ステップＳ１３で決定された速度プロファイルに基づいて、ステッピングモータ２０を回転駆動するための駆動パルス積算値を決定する。さらに、ステップＳ１５では、ステッピングモータ２０に駆動パルス電圧を印加する。ここで、ステッピングモータ２０は、印加された電圧の駆動パルスの数に応じ、所定の角度ずつ回転する。そのため、最初の駆動パルスによって回転が開始され、最後の駆動パルスまで積算されると、レンズ１１が目標位置に到達することとなる。そして、ステップＳ１６により、ステッピングモータ２０に実際に印加された駆動パルスの積算値（カウンタ数）が常時管理されるようになっている（情報１）。なお、駆動パルスの積算値の管理は、交換レンズ鏡胴１０内に設けられた駆動ＩＣ（図示せず）によって行われる。

また、ステップＳ１７において、レンズ１１の実位置が常時管理されるようになっている（情報２）。レンズ１１の実位置は、交換レンズ鏡胴１０内に設けられた位置センサによって検知され、駆動ＩＣによって管理が行われる。そして、続くステップＳ１８では、情報１として管理されている駆動パルスの積算値と、情報２として管理されているレンズ１１の実位置との差が演算され、この差（差の絶対値）を位置ずれとして管理する（情報３）。なお、位置ずれの管理は、駆動ＩＣによって行われる。

ここで、レンズ１１の位置ずれは、撮影者がオートフォーカス動作中にマニュアル操作部３０（図２参照）を操作し、マニュアルフォーカス動作を行った場合に発生する。しかし、オートフォーカス動作にともなって回転する滑り止め３１（図２参照）に撮影者が触れてしまい、撮影者の意図に反して位置ずれが発生してしまうこともある。そのため、ステップＳ１９では、情報３として管理されているレンズ１１の位置ずれが判定値（操作性を考慮してあらかじめ設定された遊び）よりも小さければ、撮影者がマニュアル操作を意図していないとして、ステップＳ２０に分岐するようにする。そして、ステップＳ２０において、マニュアル操作なしと判定し、この場合には、ステップＳ１５に戻って、ステッピングモータ２０への駆動パルス電圧の印加を続ける。

逆に、ステップＳ１９において、位置ずれが判定値以上になっていれば、ステップＳ２１に分岐し、撮影者の意図的なマニュアル操作ありと判定する。そして、この場合には、次のステップＳ２２でステッピングモータ２０に印加する駆動パスル電圧をカットする。そのため、ステッピングモータ２０が回転駆動されなくなるので、オートフォーカス動作中であってもマニュアルフォーカス機能が有効にされる。その結果、ステッピングモータ２０の駆動力が回転抵抗とならず、撮影者は、スムーズにマニュアルフォーカス動作を行うことができるようになる。なお、駆動パスル電圧の印加及びカットは、駆動ＩＣによって行われる。

このように、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０は、駆動ＩＣによって管理されたレンズ１１の位置ずれにより、オートフォーカス動作中（ステッピングモータ２０への通電中）に撮影者がマニュアルフォーカス動作に切り替えたこと（図２に示すマニュアル操作部３０が操作されたか否か）が検知される。そのため、駆動ＩＣによるレンズ１１の位置ずれ管理がマニュアル操作検知手段となっている。

また、撮影者がマニュアルフォーカス動作を行った場合には、通電制限手段としても機能する駆動ＩＣにより、ステッピングモータ２０への通電がカットされる。そして、デジタル一眼レフカメラのシャッターが切られたときは、ステップＳ１６で管理されている駆動パルスの積算値（情報１）、ステップＳ１７で管理されているレンズ１１の実位置（情報２）、及びステップＳ１８で管理されている位置ずれ（情報３）がリセットされる。なお、あらかじめ撮影者がマニュアルフォーカススイッチ（図示せず）を有効にしている場合には、ステッピングモータ２０への通電が行われない。

＜２．第２の実施の形態＞
［交換レンズ鏡胴の動作例］

図４は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴４０（第２の実施の形態）の動作例を示すフローチャートである。
図４に示すように、第２の実施の形態の交換レンズ鏡胴４０によってオートフォーカス動作を行なう場合には、図３に示す第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０と同様、最初のステップＳ２１において、レンズ１１のオートフォーカス動作の目標位置を演算する。そして、次のステップＳ２２において、レンズ１１の目標位置と現在位置との差（目標位置−現在位置）から、レンズ１１の移動量を演算する。

続いて、ステップＳ２３では、ステップＳ２２で演算されたレンズ１１の移動量に基づいて、レンズ１１の移動速度プロファイルを決定する。また、次のステップＳ２４では、ステップＳ２３で決定された速度プロファイルに基づいて、ステッピングモータ２０を回転駆動するための駆動パルス積算値を決定する。さらにまた、ステップＳ２５では、ステッピングモータ２０に駆動パルス電圧を印加する。

しかし、続くステップＳ２６では、図３に示す第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０のステップＳ１６と異なり、時間ｔ１においてステッピングモータ２０に流れる電流Ｉ１を計測する。また、次のステップＳ２７では、時間ｔ２においてステッピングモータ２０に流れる電流Ｉ２を計測する。そして、ステップＳ２８では、駆動ＩＣ（図示せず）により、時間ｔ１から時間ｔ２までの電流の変化の絶対値である電流変化度を（Ｉ２−Ｉ１）／（ｔ２−ｔ１）によって演算する。

ここで、ステッピングモータ２０に流れる電流の変化は、撮影者がオートフォーカス動作中にマニュアル操作部３０（図２参照）を操作し、マニュアルフォーカス動作を行った場合に発生する。具体的には、マニュアル操作部３０の操作によってロータ２１（図２参照）が手動回転するので、ステッピングモータ２０が発電機として機能し、起電力を生じる。そのため、時間ｔ２にマニュアル操作が行われた場合には、時間ｔ１における電流Ｉ１と、時間ｔ２における電流Ｉ２との間で差が生じることとなる。しかし、オートフォーカス動作にともなって回転する滑り止め３１（図２参照）に撮影者が触れてしまい、撮影者の意図に反してロータ２１が手動回転し、ステッピングモータ２０に流れる電流が変化してしまうこともある。

そこで、ステップＳ２９では、ステッピングモータ２０の電流変化度が判定値（操作性を考慮してあらかじめ設定された遊び）よりも小さければ、撮影者がマニュアル操作を意図していないとして、ステップＳ３０に分岐するようにする。そして、ステップＳ３０において、マニュアル操作なしと判定し、この場合には、ステップＳ２５に戻って、ステッピングモータ２０への駆動パルス電圧の印加を続ける。

逆に、ステップＳ２９において、電流変化度が判定値以上であれば、ステップＳ３１に分岐し、撮影者の意図的なマニュアル操作ありと判定する。そして、この場合には、次のステップＳ３２において、駆動ＩＣにより、ステッピングモータ２０に印加する駆動パスル電圧をカットする。そのため、ステッピングモータ２０が回転駆動されなくなるので、オートフォーカス動作中であってもマニュアルフォーカス機能が有効にされる。したがって、ステッピングモータ２０の駆動力が回転抵抗とならず、撮影者は、スムーズにマニュアルフォーカス動作を行うことができるようになる。

このように、第２の実施の形態の交換レンズ鏡胴４０は、ステッピングモータ２０に流れる電流の変化によって撮影者がマニュアルフォーカス動作に切り替えたことを検知し、ステッピングモータ２０への通電をカットする。そのため、駆動ＩＣによる電流変化度の判定がマニュアル操作検知手段となっている。また、駆動ＩＣは、通電制限手段としても機能する。

なお、マニュアルフォーカス動作への切り替えの認識（図２に示すマニュアル操作部３０が操作されたか否かの検知）は、触覚センサ等によって行うこともできる。例えば、滑り止め３１（図２参照）を感圧導電ゴムで形成し、導電ゴムスイッチを触覚センサする。このようにすれば、撮影者が滑り止め３１に所定の圧力以上で触れた場合にスイッチが入るので、マニュアル操作検知手段となる。また、通電制限手段には、ステッピングモータ２０への通電をオン・オフできる各種のスイッチを用いることができる。

＜３．第３の実施の形態＞
［交換レンズ鏡胴の断面例］

図５は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴５０（第３の実施の形態）を示す光軸方向の断面図である。
図５に示すように、第３の実施の形態の交換レンズ鏡胴５０は、図１に示す第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０と同様に、レンズ１１を保持するレンズ保持枠１２と、デジタル一眼レフカメラに対して着脱自在となるようにする締結リング１７と、レンズ保持枠１２を電動駆動するための空芯型のステッピングモータ２０と、手動による回転操作により、通電することなくステッピングモータ２０を回転させることが可能なマニュアル操作部３０とを有している。

しかし、第３の実施の形態の交換レンズ鏡胴５０は、第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０（図１参照）と異なり、マニュアル操作部３０とは別に、レンズ保持枠１２を手動操作によって回転させるためのマニュアルリング５１を有している。具体的には、マニュアルリング５１は、前部鏡胴１５の外側に設けられ、手動による回転操作により、レンズ１１の光軸を回転中心軸として回転する。そして、手動操作によるマニュアルリング５１の回転力を伝達するため、固定鏡胴１４とカバー５５との間に、マニュアルリング連結環５２及び転送リング５３が設けられている。また、マニュアルリング５１の回転力及びステッピングモータ２０の駆動力をレンズ保持枠１２に伝達するため、差動リング５４（本発明における中間リングに相当するもの）が設けられている。

このような交換レンズ鏡胴５０によるフォーカス動作は、ステッピングモータ２０による電動の回転駆動、マニュアル操作部３０によるステッピングモータ２０の手動の回転操作だけでなく、マニュアルリング５１による手動の回転操作によって行うことができる。具体的には、手動によるマニュアルリング５１の回転操作により、マニュアルリング連結環５２、転送リング５３、差動リング５４、連動キー１３、及びキー溝１２ｂを介してレンズ保持枠１２を回転させることができる。そして、カムピン１２ａ及びヘリコイド１４ａにより、レンズ保持枠１２の回転運動が光軸方向の往復運動に変換されるので、マニュアルフォーカス動作を実現できる。

また、ステッピングモータ２０の回転駆動により、差動リング５４及び連動キー１３を介してオートフォーカス動作を実現できる。さらにまた、マニュアル操作部３０によるステッピングモータ２０の手動の回転操作により、差動リング５４及び連動キー１３を介してマニュアルフォーカス動作を実現できる。

［ステッピングモータによるオートフォーカス動作の動作例］

図６は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴５０（第３の実施の形態）のオートフォーカス動作の動作例を示す模式図である。
図６に示すように、マニュアルリング５１とステッピングモータ２０との間には、光軸と直交する回転中心軸を持つ円筒状のコロ５６が設けられている。そして、コロ５６は、マニュアルリング５１の回転に連動して回転するとともに、ステッピングモータ２０の回転にも連動して回転するようになっている。

また、マニュアルリング５１とステッピングモータ２０との間には、コロ５６の回転にともなって、光軸を回転中心軸として回転する差動リング５４が設けられている。さらにまた、差動リング５４からは、差動リング５４の回転運動をレンズ保持枠１２（図５参照）に伝達するための連動キー１３がマニュアルリング５１の内側を通って突出している。さらに、ステッピングモータ２０の差動リング５４とは反対側の端面には、与圧バネ１８によって押圧された摺動リング２８が面接触している。そのため、ステッピングモータ２０に対し、所定の回転抵抗が付与される。

ここで、図６（ａ）に示す初期状態の交換レンズ鏡胴５０において、オートフォーカス動作を行う場合には、ステッピングモータ２０を回転駆動する。これにより、ステッピングモータ２０の回転トルクがコロ５６に伝達され、コロ５６は、光軸と直交する回転中心軸を中心として回転するようになる。また、コロ５６の回転にともなって、差動リング５４は、図６（ｂ）に示すように、光軸を回転中心軸として回転する。さらにまた、差動リング５４は、連動キー１３を介してレンズ保持枠１２（図５参照）を回転させる。そしてこの際、ステッピングモータ２０の回転角（下向きの矢印）に対し、差動リング５４の回転角（下向きの矢印）は、０．５倍に半減される。そのため、ステッピングモータ２０の回転トルクは、２倍となって差動リング５４に伝達される。

したがって、第３の実施の形態の交換レンズ鏡胴５０は、比較的安価で小型のステッピングモータ２０を使用しても、レンズ保持枠１２（図５参照）を回転させるために必要な回転トルクが得られる。そのため、交換レンズ鏡胴５０の制約された空間内に空芯型のステッピングモータ２０を配置できる。しかも、回転トルクがコロ５６によって伝達されるので、駆動騒音（ギヤノイズ）が発生することはなく、ステッピングモータ２０であるので、超音波モータのような駆動異音も発生しない。さらに、ステッピングモータ２０は、マイクロステップ駆動等の駆動方式を採用することにより、停止位置の精度を向上させることができ、回転基準を定義しておくことにより、位置センサが不要となる。

また、ステッピングモータ２０を回転駆動するとコロ５６が回転し、このコロ５６の回転は、ステッピングモータ２０の反対側でコロ５６と当接するマニュアルリング５１を回転させるように作用する。しかし、マニュアルリング５１は、前部鏡胴１５（図５参照）の外側に設けられており、マニュアルリング５１と前部鏡胴１５との間には、適当な摩擦力が作用する。そして、この摩擦力は、マニュアルリング５１を手動によって回転操作する際に適度な負荷となるだけでなく、ステッピングモータ２０を回転駆動したときに、コロ５６を介してマニュアルリング５１が一緒に回転しないようなものとなっている。

なお、図６は、ステッピングモータ２０によるオートフォーカス動作の動作例を示しているが、ステッピングモータ２０は、マニュアル操作部３０によって手動で回転操作することもできる。そのため、マニュアル操作部３０を手動で回転操作すれば、図６に示す模式図は、交換レンズ鏡胴５０（第３の実施の形態）のマニュアルフォーカス動作の動作例となる。

［マニュアルリングによるマニュアルフォーカス動作の動作例］

図７は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴５０（第３の実施の形態）のマニュアルフォーカス動作の動作例を示す模式図である。
図７（ａ）に示す初期状態の交換レンズ鏡胴５０において、マニュアルリング５１を用いてマニュアルフォーカス動作を行った場合、手動操作によって回転するマニュアルリング５１の回転トルクがコロ５６に伝達される。そのため、コロ５６は、光軸と直交する回転中心軸を中心として回転する。

また、コロ５６の回転にともなって、差動リング５４は、図７（ｂ）に示すように、光軸を回転中心軸として回転するようになる。さらにまた、差動リング５４は、連動キー１３を介してレンズ保持枠１２（図５参照）を回転させる。この際、マニュアルリング５１の回転角（下向きの矢印）に対し、差動リング５４の回転角（下向きの矢印）は、０．５倍に半減されたものとなる。そのため、撮影者は、マニュアルリング５１によって微妙なピント調整を行うことができる。

ここで、マニュアルリング５１を回転させるとコロ５６が回転し、このコロ５６の回転は、マニュアルリング５１の反対側でコロ５６と当接するステッピングモータ２０を回転させるように作用する。そして、マニュアルリング５１の回転によってステッピングモータ２０が回転してしまうと、撮影者の微妙なピント調整が困難となる。しかし、ステッピングモータ２０には、与圧バネ１８によって押圧された摺動リング２８が面接触しているので、ステッピングモータ２０に対し、所定の回転抵抗が付与されることとなる。この回転抵抗は、与圧バネ１８により、マニュアルリング５１を回転させてもステッピングモータ２０が回転しない強さに調整されている。

したがって、第３の実施の形態の交換レンズ鏡胴５０は、与圧バネ１８に押圧された摺動リング２８により、マニュアルリング５１を回転させても、コロ５６を介してステッピングモータ２０が一緒に回転することはない。そのため、ステッピングモータ２０によるオートフォーカス動作に加え、特別な切替え手段を設けることなく、撮影者が手動操作によってマニュアルリング５１を回転させるだけで、マニュアルフォーカス動作が可能となる。

また、摺動リング２８は、与圧バネ１８により、ステッピングモータ２０に対して、常に所定の摩擦力を作用させている。そのため、オートフォーカス動作の終了後は、ステッピングモータ２０に対して無通電とし、消費電力を減らしても（０（Ｗ）としても）、レンズ保持枠１２（図５参照）が重力や衝撃によって移動することが防止され、合焦状態が維持される。

＜４．第４の実施の形態＞
［空芯型のステッピングモータの断面例］

図８は、本発明のレンズ鏡胴の一実施形態としての、交換レンズ鏡胴６０（第４の実施の形態）におけるステッピングモータ２０の周辺部を示す光軸方向の断面図である。
図８に示すように、第４の実施の形態の交換レンズ鏡胴６０は、図２に示す第１の実施の形態の交換レンズ鏡胴１０と同様に、空芯型のステッピングモータ２０を有している。そして、通電により、ステッピングモータ２０の内郭を構成する中空のロータ２１が回転し、ロータ２１の回転運動は、連動キー１３によってレンズ保持枠１２（図１参照）に伝達される。

また、ロータ２１には、リング状のマニュアル操作部３０が取り付けられている。そして、カバー１６が切り欠かれている部分で、ステッピングモータ２０の外側を覆うようになっている。そのため、マニュアル操作部３０を回転操作することにより、マニュアル操作部３０に直結されたロータ２１を手動で回転させることができる。

しかし、マニュアル操作部３０は、通電によるロータ２１の回転にともなって一緒に回転する。そのため、オートフォーカス動作中は、回転する必要のないマニュアル操作部３０まで回転してしまう。そして、回転するマニュアル操作部３０が露出していることは、好ましくない。

そこで、第４の実施の形態の交換レンズ鏡胴６０は、図８（ａ）に示すように、カバー１６が切り欠かれている部分にゴム製の弾性リング３２を設け、弾性リング３２によってマニュアル操作部３０の外側を覆っている。この弾性リング３２は、マニュアル操作部３０から少し離れて位置しており、マニュアル操作部３０を覆い隠すだけでなく、マニュアル操作部３０の回転によって一緒に回転しないようになっている。そのため、ステッピングモータ２０への通電（オートフォーカス動作）によってロータ２１及びマニュアル操作部３０が回転しても、交換レンズ鏡胴６０の外側からは、マニュアル操作部３０の回転が見えなくなる。

また、マニュアルフォーカス動作のために撮影者が弾性リング３２を指でつまむと、図８（ｂ）に示すように、弾性リング３２がたわみ、弾性リング３２がマニュアル操作部３０に当接するようになる。そのため、弾性リング３２を指でつまんで回転させることにより、マニュアル操作部３０も回転するので、マニュアル操作部３０に直結されたロータ２１を手動で回転させることができる。

したがって、第４の実施の形態の交換レンズ鏡胴６０は、オートフォーカス時には、回転するマニュアル操作部３０が弾性リング３２によって隠されるので、回転部品の露出が防止される。また、弾性リング３２を手動回転させることにより、マニュアルフォーカス動作を実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）上記の実施形態では、レンズ保持枠１２の回転運動をレンズ１１の光軸方向の往復運動に変換する運動変換手段として、固定鏡胴１４の内周面にヘリコイド１４ａを形成するとともに、レンズ保持枠１２の外周面から突出するカムピン１２ａを設けている。しかし、これに限らず、例えば、固定鏡胴の内周面を雌ネジに形成し、レンズ保持枠の外周面を雄ネジに形成することにより、レンズ保持枠の回転運動を往復運動に変換するようにしてもよい。

（２）上記の実施形態では、ロータ２１に対して回転抵抗を付与する抵抗付与手段として、摺動リング２８及び与圧バネ１８を設けている。しかし、これに限らず、例えば、抵抗付与手段としてロック機構を設け、このロック機構がロータとかみ合う等して回転抵抗を付与するようにしてもよい。

（３）上記の実施形態では、レンズ１１をフォーカスレンズとし、オートフォーカス機能及びマニュアルフォーカス機能を実現している。しかし、レンズをズームレンズとし、オートズーム機能及びマニュアルズーム機能を実現するようにしてもよい。また、上記の実施形態では、デジタル一眼レフカメラの交換レンズに用いられる交換レンズ鏡胴としているが、デジタルスチルカメラ等に固定して設けられたレンズ鏡胴であってもよい。

１０ 交換レンズ鏡胴（レンズ鏡胴）
１１ レンズ
１２ レンズ保持枠
１２ａ カムピン（運動変換手段）
１３ 連動キー（伝達部）
１４ 固定鏡胴（鏡胴本体）
１４ａ ヘリコイド（運動変換手段）
１５ 前部鏡胴（鏡胴本体）
１８ 与圧バネ（抵抗付与手段）
２０ ステッピングモータ（空芯型モータ）
２１ ロータ（回転部）
２８ 摺動リング（抵抗付与手段）
３０ マニュアル操作部
４０ 交換レンズ鏡胴（レンズ鏡胴）
５０ 交換レンズ鏡胴（レンズ鏡胴）
５１ マニュアルリング
５４ 差動リング（中間リング）
５６ コロ
６０ 交換レンズ鏡胴（レンズ鏡胴）

Claims (6)

1. レンズを保持するレンズ保持枠と、
   前記レンズ保持枠を収容する鏡胴本体と、
   前記鏡胴本体の外側に設けられ、前記レンズの光軸を回転中心軸として回転する中空の回転部を備える空芯型モータと、
   前記空芯型モータの前記回転部の回転運動を前記レンズ保持枠に伝達し、前記レンズ保持枠を回転させる伝達部と、
   前記レンズ保持枠と前記鏡胴本体との間に設けられ、前記伝達部による前記レンズ保持枠の回転運動を前記レンズの光軸方向の往復運動に変換する運動変換手段と、
   前記空芯型モータの外側に設けられ、手動による回転操作により、前記回転部を回転させることが可能なマニュアル操作部と、
   前記空芯型モータへの通電中に、前記マニュアル操作部が操作されたか否かを検知するマニュアル操作検知手段と、
   前記マニュアル操作検知手段により、前記マニュアル操作部が操作されたときに、前記空芯型モータへの通電を制限する通電制限手段と
   を有するレンズ鏡胴。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡胴において、
   前記空芯型モータの前記回転部に対して回転抵抗を付与する抵抗付与手段を有する
   レンズ鏡胴。
3. 請求項１に記載のレンズ鏡胴において、
   前記鏡胴本体の外側に設けられ、手動による回転操作により、前記レンズの光軸を回転中心軸として回転するマニュアルリングと、
   前記マニュアルリングと前記空芯型モータとの間に設けられ、前記マニュアルリングの回転に連動して回転するとともに、前記空芯型モータの前記回転部の回転にも連動して回転するコロと、
   前記コロの回転にともなって、前記レンズの光軸を回転中心軸として回転する中間リングと
   を有し、
   前記伝達部は、前記中間リングの回転運動を前記レンズ保持枠に伝達するように設けられている
   レンズ鏡胴。
4. 請求項１に記載のレンズ鏡胴において、
   前記空芯型モータは、ステッピングモータである
   レンズ鏡胴。
5. 請求項１に記載のレンズ鏡胴において、
   前記鏡胴本体は、前記レンズから入射した被写体像を撮像する撮像装置に対して着脱自在である
   レンズ鏡胴。
6. 撮像用のレンズと、
   前記レンズの光軸上に配置された撮像素子と、
   前記レンズを保持するレンズ保持枠と、
   前記レンズ保持枠を収容する鏡胴本体と、
   前記鏡胴本体の外側に設けられ、前記レンズの光軸を回転中心軸として回転する中空の回転部を備える空芯型モータと、
   前記空芯型モータの前記回転部の回転運動を前記レンズ保持枠に伝達し、前記レンズ保持枠を回転させる伝達部と、
   前記レンズ保持枠と前記鏡胴本体との間に設けられ、前記伝達部による前記レンズ保持枠の回転運動を前記レンズの光軸方向の往復運動に変換する運動変換手段と、
   前記空芯型モータの外側に設けられ、手動による回転操作により、前記回転部を回転させることが可能なマニュアル操作部と、
   前記空芯型モータへの通電中に、前記マニュアル操作部が操作されたか否かを検知するマニュアル操作検知手段と、
   前記マニュアル操作検知手段により、前記マニュアル操作部が操作されたときに、前記空芯型モータへの通電を制限する通電制限手段と
   を有する撮像装置。

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