JP2011252936A

JP2011252936A - レンズ鏡筒

Info

Publication number: JP2011252936A
Application number: JP2010124471A
Authority: JP
Inventors: Takumi Uehara; 匠上原; Shuichi Terada; 修一寺田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-15
Also published as: CN102262277A; CN102262277B; US8363336B2; US20110292523A1

Abstract

【課題】モータの駆動力をカム筒に伝達する伝達機構とモータの駆動力をプリズムに伝達する伝達機構とのカム筒の光軸方向から見た占有面積を小さくしてカメラの小型化を図る仕組みを提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、光軸Ａに沿ってレンズ群を移動させるカム筒６１にモータ５１，５３の駆動力を伝達する伝達機構５２，５４〜６０と、光軸Ａと直交する光軸Ｂに沿って移動可能とされ、カム筒６１が光軸Ａに沿って繰り出す際に、レンズ群から入射した光束を光軸Ｂの方向に屈曲させる位置に移動し、カム筒６１が光軸Ａに沿って繰り込む際に、光軸Ｂに沿って退避位置に移動してカム筒６１の収納空間を形成するプリズム５と、プリズム５にモータ５１，５３の駆動力を伝達する伝達機構８０と、を備える。そして、伝達機構８０を、伝達機構５２，５４〜６０における光軸Ａ方向の投影範囲に配置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリズムやミラー等の屈曲系光学素子を有するレンズ鏡筒に関する。

従来のこの種のレンズ鏡筒では、レンズを保持した状態で収納位置と撮影位置の間を光軸方向に移動可能に設けられるレンズ枠と、レンズを介して入射した光束を光軸と交差する方向に屈曲させて撮像素子に導くプリズムとを備えるものがある。プリズムは、レンズ枠の撮影位置では、レンズ枠の光軸方向後方に配置されて入射光束を撮像素子側に屈曲させ、レンズ枠の収納位置では、レンズ枠の収納空間を確保するために、該レンズ枠の後方から退避位置に移動する（特許文献１）。

特開２００７−２２６１０６号公報

ところで、レンズをレンズ枠と共に光軸方向に移動させる際には、モータの駆動力を第１の伝達機構を介してレンズ枠にカム係合するカム筒に伝達する。また、プリズムをレンズ枠の後方位置と退避位置と間で移動させる際には、モータの駆動力を第２の伝達機構を介してプリズムに伝達する。

しかし、上記特許文献１では、モータの駆動力をカム筒に伝達する第１の伝達機構と、モータの駆動力をプリズムに伝達する第２の伝達機構とが、カム筒の光軸方向から見て光軸と交差する方向（カム筒の径方向）に互いに離れて配置されている。従って、カム筒の光軸方向から見た場合に、第１の伝達機構及び第２の伝達機構により占有される面積が大きくなり、撮像装置の小型化を妨げる原因になる。

そこで、本発明は、駆動源の駆動力をカム筒に伝達する第１の伝達機構と、駆動源の駆動力を屈曲系光学素子に伝達する第２の伝達機構とのカム筒の光軸方向から見た占有面積を小さくして撮像装置の小型化を図ることができる仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、第１の光軸に沿ってレンズ群を移動させるカム筒と、前記カム筒に駆動源の駆動力を伝達する第１の伝達機構と、前記第１の光軸と交差する方向に延びる第２の光軸に沿って移動可能とされ、前記レンズ群が前記カム筒とともに前記第１の光軸に沿って繰り出す方向に移動した際に、前記レンズ群から入射した光束を前記第２の光軸の方向に屈曲させる位置に移動し、前記レンズ群が前記カム筒とともに前記第１の光軸に沿って繰り込む方向に移動した際に、前記第２の光軸の方向に沿って退避位置に移動して前記カム筒の収納空間を形成する屈曲系光学素子と、前記屈曲系光学素子に駆動源の駆動力を伝達する第２の伝達機構と、を備え、前記第２の伝達機構は、前記第１の伝達機構における前記第１の光軸の方向の投影範囲に配置される、ことを特徴とする。

本発明によれば、駆動源の駆動力をカム筒に伝達する第１の伝達機構と、駆動源の駆動力を屈曲系光学素子に伝達する第２の伝達機構とのカム筒の光軸方向から見た占有面積を小さくすることができるので、撮像装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施形態の一例であるレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置にある状態を示す要部断面図である。レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置にある状態を示す要部断面図である。レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置にある状態を示す要部断面図である。カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部を分解した斜視図である。プリズムを保持する保持部材とプリズム駆動部の一部を示す平面図である。固定筒の内周側展開図である。プリズムキャリアとプリズムディレイギアとの位相関係、及びトーションバネのチャージ量を説明するための図である。カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部の部分断面図である

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例であるレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置にある状態を示す要部断面図である。なお、本実施形態では、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒を例に採る。

図１に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒は、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、プリズム５、固定筒６２、カム筒６１及び直進ガイド筒６３を備える。

第１レンズ群１０は、１群鏡筒１１に１群レンズ１が保持され、第２レンズ群２０は、２群鏡筒２１に２群レンズ２が保持されている。１群レンズ１及び２群レンズ２から入射した光束は、プリズム５により１群レンズ１及び２群レンズ２の光軸Ａに対して略９０°の角度で交差する光軸Ｂの方向に屈曲されて、撮像素子８に導かれる。

プリズム５は、本発明の屈曲系光学素子の一例に相当し、光軸Ｂに沿って移動可能に保持部材６に保持されている。プリズム５と撮像素子８との間には、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０及び光学フィルタ７が光軸Ｂに沿って配置されている。ここで、光軸Ａは本発明の第１の光軸の一例に相当し、光軸Ｂは本発明の第２の光軸の一例に相当する。

第３レンズ群３０は、前地板３２に固定されたシャッタ３１と、後地板３４に保持された３群レンズ３とを備え、後地板３４と前地板３２とは互いにねじ等により結合されている。第３レンズ群３０が、光軸Ｂに沿って移動することで変倍動作が行われる。第４レンズ群４０は、４群レンズホルダ４１に４群レンズ４が保持されており、第４レンズ群４０が光軸Ｂに沿って進退移動することで、変倍動作及び合焦動作が行われる。光学フィルタ７は、空間周波数の高い光をカットする為のローパスフィルタ機能と赤外光をカットする機能を有する。

図２は、レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置にある状態を示す要部断面図である。図２に示すように、レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置にある状態では、第１レンズ群１０が光軸Ａに沿って被写体側に前進するとともに、第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って後退してプリズム５に接近した位置で停止する。第３レンズ群３０は、光軸Ｂに沿ってプリズム５に向かって移動して該プリズム５に接近した位置で停止し、第４レンズ群４０は、光軸Ｂに沿って撮像素子８に向かって移動して該撮像素子８に接近した位置で停止する。

図３は、レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（収納位置）にある状態を示す要部断面図である。図３に示すように、レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置にある状態では、プリズム５、第３レンズ群３０及び第４レンズ群４０は、光軸Ｂに沿って互いに干渉しないように撮像素子８側に移動する。これにより、第２レンズ群２０及び第１レンズ群１０の後方に収納空間が形成され、第２レンズ群２０及び第１レンズ群１０が光軸Ａに沿って後退して、前記収納空間に収納される。

固定筒６２の内周部には、カム筒６１の外周部に設けられカムピン（不図示）がカム係合するカム溝６２ａ（図６参照）が周方向に略等間隔で複数箇所形成されている。カム筒６１の外周部には、後述する駆動ギア６０に噛合するギア部６１ａが形成され、駆動ギア６０から駆動力が伝達されることで、カム筒６１が回転駆動される。このとき、固定筒６２のカム溝６２ａとカム筒６１のカムピンとのカム作用により、カム筒６１は光軸Ａに沿って進退することとなる。また、カム筒６１の内周部には、不図示の１群カム溝及び２群カム溝が形成されている。

直進ガイド筒６３は、カム筒６１の内周側に配置され、カム筒６１と一体となって回転可能且つ、光軸Ａ方向に移動可能とされている。カム筒６１と直進ガイド筒６３との間には、第１レンズ群１０が配置され、第１レンズ群１０の１群鏡筒１１の外周部に設けたカムピンがカム筒６１の１群カム溝とカム係合している。また、直進ガイド筒６３の外周部には、光軸Ａ方向に沿って延びる直進溝（不図示）が形成されており、この直進溝に１群鏡筒１１の内周部に設けた凸部が係合することにより、１群鏡筒１１の回転方向の動きが規制されている。

直進ガイド筒６３の内周側には、第２レンズ群２０が配置され、第２レンズ群２０は、第１レンズ群１０と同様に、２群鏡筒２１に設けた不図示のカムピンがカム筒６１の２群カム溝にカム係合する。また、直進ガイド筒６３には、光軸Ａ方向に不図示の貫通溝が設けられており、この貫通溝に２群鏡筒２１のカムピンの根元に配置された係合部が係合することにより、２群鏡筒２１の回転方向の動きが規制されている。

そして、カム筒６１が回転すると、カム筒６１の１群カム溝と１群鏡筒１１のカムピンとのカム作用により、１群鏡筒１１の凸部が直進ガイド筒６３の直進溝を光軸Ａ方向に摺動しながら、１群鏡筒１１がカム筒６１に対して光軸に沿って進退する。従って、カム筒６１が固定筒６２に対して光軸Ａに沿って進退すると、カム筒６１に対して１群鏡筒１１が光軸Ａに沿って進退して１群レンズ１が収納位置と撮影位置との間を移動する。２群レンズ２についても、同様の動作によって収納位置と撮影位置との間を移動する。

次に、図４〜図８を参照して、カム筒６１にモータの駆動力を伝達する伝達機構、及びプリズム５にモータの駆動力を伝達する伝達機構について説明する。図４は、カム筒６１、及びプリズム５を駆動する機構の一部を分解した斜視図である。

図４及び図８において、ＳＷモータ５１は、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０をＳＩＮＫ位置とＷＩＤＥ位置の間で移動させるための駆動源である。ＴＷモータ５３は、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０をＴＥＬＥ位置とＷＩＤＥ位置との間で移動させるための駆動源である。ＳＷモータ５１及びＴＷモータ５３は、それぞれモータ軸線を光軸Ｂ方向に向け、かつモータ軸をカム筒６１の径方向内側に向けて配置されており、また、ＴＷモータ５３は、ＳＷモータ５１より被写体側に配置されている。ＳＷモータ５１のモータ軸には、ウォームギア５２が圧入され、ＴＷモータ５３のモータ軸には、ウォームギア５４が圧入されている。

ウォームギア５２とウォームギア５４との間には、被写体側（図の上側）から順に光軸Ａと平行にズームリングギア５５、ズームキャリアギア５６及び太陽ギア列５７が同軸配置されている。

太陽ギア５７は、３段の平ギアからなる太陽ギア５７ａ〜５７ｃを備え、太陽ギア５７ａに噛合する斜歯ギアを介してウォームギア５２と噛合している。

ズームキャリアギア５６は、ギア部５６ａ、及びギア部５６ａの被写体側を向く面に周方向に略等間隔で突設された３本の軸部を備え、３本の軸部には、それぞれズーム遊星ギア５８が軸支されている。また、ギア部５６ａには、ウォームギア５４が斜歯ギア等を介して噛合し、ズーム遊星ギア５８は、太陽ギア５７ｂに噛合するようになっている。

ズームリングギア５５は、内歯ギア５５ａと外歯ギア５５ｂとを備え、内歯ギア５５ａには、ズーム遊星ギア５８が噛合し、外歯ギア５５ｂは、アイドラギア５９を介して駆動ギア６０に噛合し、駆動ギア６０は、カム筒６１のギア部６１ａに噛合する。ここで、ＴＷモータ５３及びＳＷモータ５１とギア部６１ａとの間に配置されるギア列により、カム筒６１にモータの駆動力を伝達する伝達機構を構成し、該伝達機構は、本発明の第１の伝達機構の一例に相当する。

次に、プリズム駆動部８０について説明する。プリズム駆動部８０は、太陽ギア５７の下側で被写体側から順にプリズムキャリア８１、トーションバネ８４及びプリズムディレイギア８２が太陽ギア５７と同軸に配置されており、プリズムディレイギア８２は、プリズムキャリア８１に回転自在に軸支される。

プリズムキャリア８１の被写体側を向く面には、３本の軸部が周方向に略等間隔で突設されており、３本の軸部には、それぞれプリズム遊星ギア８３が軸支されている。プリズム遊星ギア８３は、太陽ギア５７ｃ及び不図示のギア地板に固定された内歯ギアに噛合するようになっている。

プリズムディレイギア８２のギア部には、プリズム駆動ギア８５が噛合する。プリズムキャリア８１及びプリズムディレイギア８２には、それぞれ掛止部８１ｂ及び掛止部８２ｂが互いに対向する方向に延びて設けられており、掛止部８１ｂは、掛止部８２ｂより径方向内側に配置されている（図７参照）。

トーションバネ８４は、コイル部と、コイル部の軸方向両端から径方向外側に延びる２本の腕部８４ａ，８４ｂとを備える。２本の腕部８４ａ，８４ｂは、プリズムディレイギア８２及びプリズムキャリア８１の掛止部８２ｂ，８１ｂに掛止される。トーションバネ８４は、組み込み時には、掛止部８２ｂ及び掛止部８１ｂが同位相に配置された状態（図７（ｂ）参照）で、２本の腕部８４ａ，８４ｂが掛止部８２ｂに掛止されてプリチャージされている。

この状態で、プリズムディレイギア８２の回転を自由にして、プリズムキャリア８１を回転させると、プリズムキャリア８１、プリズムディレイギア８２及びトーションバネ８４は一体的に回転する。一方、プリズムディレイギア８２の回転を規制した状態で、プリズムキャリア８１を回転させると、トーションバネ８４をオーバーチャージしながらプリズムキャリア８１のみが回転する。

図５は、プリズム５を保持する保持部材６とプリズム駆動部８０の一部を示す平面図である。

図５に示すように、保持部材６は、互いに平行配置されて光軸Ｂ方向に延びる２本のガイド軸８６，８７に移動可能に係合する係合部６ａ及び６ｂが形成されている。係合部６ａには、ラックギア６ｃが形成されており、該ラックギア６ｃは、プリズム駆動ギア８５と噛合している。このため、プリズム駆動ギア８５が回転すると、保持部材６がプリズム５と一体となって光軸Ｂに沿って進退する。

ここで、本実施形態では、太陽ギア５７とラックギア６ｃとの間に配置されるギア列により、プリズム５にモータの駆動力を伝達する伝達機構を構成し、該伝達機構をカム筒６１にモータの駆動力を伝達する伝達機構の光軸Ａ方向の投影範囲に配置している。プリズム５にモータの駆動力を伝達する伝達機構は、本発明の第２の伝達機構の一例に相当する。

次に、図４に戻って、カム筒６１及びプリズム５の動作について説明する。

ＳＷモータ５１を駆動してＴＷモータ５３を停止した場合、ＳＷモータ５１から駆動力が太陽ギア列５７に伝達されて該太陽ギア列５７が回転し、ＴＷモータ５３に接続されているズームキャリアギア５６は停止している。そのため、ズーム遊星ギア５８は、公転せず自転のみする。

例えば、太陽ギア５７ｂの歯数を９、ズーム遊星ギア５８の歯数を１０、ズームリングギア５５の内歯ギア５５ａの歯数を３０とすると、太陽ギア５７の回転は１／３．３３倍に減速されてズームリングギア５５に伝達される。これにより、外歯ギア５５ｂの回転がアイドラギア５９を介して駆動ギア６０に伝達され、駆動ギア６０の回転がカム筒６１のギア部６１ａに伝達されてカム筒６１が回転駆動される。

ズームリングギア５５の回転方向は、太陽ギア列５７と逆方向となる。そして、このとき、太陽ギア５７の回転がプリズム遊星ギア８３を経てプリズムキャリア８１に伝達される。ここで、保持部材６が光軸Ｂ方向に移動可能であれば、トーションバネ８４とプリズムディレイギア８２がプリズムキャリア８１と一体に回転し、保持部材６を光軸Ｂ方向に進退させる。一方、保持部材６の光軸Ｂ方向の移動が規制されていれば、プリズムディレイギア８２も回転できないため、トーションバネ８４がオーバーチャージしながらプリズムキャリア８１の回転を吸収する。

ＳＷモータ５１を停止し、ＴＷモータ５３を駆動した場合、ＳＷモータ５１に接続されている太陽ギア５７は停止し、ＴＷモータ５３に接続されているズームキャリアギア５６は回転する。そのため、ズーム遊星ギア５８は自転と公転をする。例えば、太陽ギア５７ｂの歯数を９、ズーム遊星ギア５８の歯数を１０、ズームリングギア５５の内歯ギア５５ａの歯数を３０とすると、ズームキャリアギア５６の回転は１．３倍に増速されてズームリングギア５５に伝達され、上記同様に、カム筒６１を回転駆動する。

この場合、ズームリングギア５５の回転方向は、ズームキャリアギア５６と同じ方向になる。そして、このとき、太陽ギア５７が停止しているため、プリズムキャリア８１も停止しており、保持部材６には駆動力は伝達されない。

ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３を同時に駆動した場合、ズームリングギア５５には、合成された回転数が伝達される。例えば、太陽ギア５７をＣＷ（時計回り）方向に１ｒｐｍ、ズームキャリアギア５６をＣＷ方向に１ｒｐｍで回転した場合を考える。太陽ギア５７によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＣＷ（反時計回り）方向に０．３ｒｐｍであり、ズームキャリアギア５６によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＷ方向に１．３ｒｐｍである。従って、これらを合成して、ズームリングギア５５はＣＷ方向に１ｒｐｍで回転する。

ここで、太陽ギア５７をＣＷ方向に１．３ｒｐｍ、ズームキャリアギア５６をＣＷ方向に０．３ｒｐｍで回転した場合を考える。太陽ギア５７によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＣＷ方向に０．３９ｒｐｍであり、ズームキャリアギア５６によってズームリングギア５５に伝達されるはずの回転数は、ＣＷ方向に０．３９ｒｐｍである。これらを合成すると、ズームリングギア５５は停止することになる。

以上の説明から、ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３の回転数と回転方向を適切に選択することで、カム筒６１を停止させた状態でプリズム５を駆動することができることが分かる。また、ＳＷモータ５１に接続したギア列の減速比は大きく、ＴＷモータ５３に接続したギア列の減速比は小さくなることが分かる。この点については、後述する。

次に、図６及び図７を参照して、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０を光軸Ａ方向に繰り出して、プリズム５を撮影位置に配置する動作について説明する。

図６は、固定筒６２の内周側展開図である。図６に示すように、固定筒６２の内周部には、カム筒６１の外周部に設けたカムピンがカム係合するカム溝６２ａが周方向に略等間隔で複数箇所形成されている。また、固定筒６２の後端部には、プリズム５を保持する保持部材６が光軸Ｂ方向に進退する際に通り抜ける切り欠き６２ｂが形成されている。

図７は、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２との位相関係、及びトーションバネ８４のチャージ量を説明するための図である。

レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置のとき、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａ内で図６中の位置６２ｃに配置されている。このとき、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２の位相関係は、図７（ａ）に示すように、トーションバネ８４をオーバーチャージした位相関係にある。この状態において保持部材６は、トーションバネ８４のチャージ力によって光軸Ｂの退避方向（撮像素子８側）に付勢されているが、不図示のメカ端によって退避方向への移動が規制されている。

レンズ鏡筒を撮影状態にするには、まず、ＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り出し方向に回転させる。このとき、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａを図６の右方向に移動し、リフトを有する区間で第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って繰り出し方向に移動する。この繰り出し動作の間、プリズムキャリア８１も保持部材６を撮影位置に繰り出す方向に回転するが、トーションバネ８４がオーバーチャージの状態であるため、プリズムディレイギア８２は停止したままとなる。従って、保持部材６は、退避位置から動かない。

カム筒６１が光軸Ａ方向に繰り出して、保持部材６が撮影位置側に移動できる空間が形成されると、図７（ｂ）に示すように、プリズムキャリア８１の掛止部８１ｂとプリズムディレイギア８２の掛止部８２ｂとの位相が一致する。

また、ＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り出し方向に回転させると、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａを図６の右方向に移動し、同時に保持部材６が撮影位置に向けて移動する。

そして、カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、ＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り出し方向に駆動した状態で、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り込み方向に駆動する。これにより、カム筒６１はＷＩＤＥ位置で停止した状態で保持部材６のみが光軸Ｂ方向に沿って撮影位置に向けて移動を続ける。

保持部材６は、撮影位置に達すると、不図示の撮影側ストッパに当接して停止し、保持部材６の停止と同時に、プリズムディレイギア８２も停止する。このとき、ＳＷモータ５１をさらにカム筒６１の繰り出し方向に駆動し続けることで、プリズムキャリア８１が保持部材６を撮影位置に繰り出す方向に回転し続けて、トーションバネ８４をオーバーチャージする。トーションバネ８４をある程度オーバーチャージすることで、トーションバネ８４の作用によって保持部材６が撮影側ストッパ側に付勢されるため、撮影時に保持部材６の位置や姿勢が安定する効果がある。

トーションバネ８４が所定のオーバーチャージ状態に達した時点で、ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３を停止する。

以上の動作によって、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、プリズム５は、ＷＩＤＥ位置に配置されて、撮影状態となる。カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、カムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａ内の位置６２ｄに移動する。その後、第３レンズ群３０及び第４レンズ群４０を不図示のモータを駆動して光軸Ｂの所定の位置に移動させる。

レンズ鏡筒をＷＩＤＥ位置からＳＩＮＫ位置に移動させる場合は、前述と逆の動作を行う。まず、不図示のモータを駆動して第３レンズ群３０及び第４レンズ群４０を光軸Ｂ方向に沿って撮像素子８側に退避させる。次に、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り出し方向に駆動しながら、同時にＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り込み方向に駆動すると、カム筒６１は回転せずに、プリズムキャリア８１のみが保持部材６を撮影位置に繰り出す方向に回転する。

そして、上述したトーションバネ８４のオーバーチャージ分だけプリズムキャリア８１が回転して、プリズムキャリア８１の掛止部８１ｂとプリズムディレイギア８２の掛止部の位相が一致する。このとき、プリズムディレイギア８２は、プリズムキャリア８１、トーションバネ８４と一体的に保持部材６を退避位置に繰り込む方向に回転して、保持部材６が退避方向に移動する。

保持部材６が退避位置に移動して、カム筒６１の後方に収納可能な空間が形成されると、ＴＷモータ５３が停止して、ＳＷモータ５１のみがカム筒６１を繰り込む方向に駆動を続け、カム筒６１が繰り込みを開始する。保持部材６は、退避位置まで移動すると、不図示の退避側メカ端に当接して停止し、同時にプリズムディレイギア８２も停止する。

ＳＷモータ５１は、カム筒６１を収納位置まで繰り込むために駆動し続けるので、プリズムキャリア８１は、トーションバネ８４をオーバーチャージしながら、保持部材６を退避位置に繰り込む方向に回転し続ける。カム筒６１がＳＩＮＫ位置に収納されて、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０が収納されると、ＳＷモータ５１が停止する。

レンズ鏡筒をＷＩＤＥ位置とＴＥＬＥ位置の間で変倍動作する場合は、ＴＷモータ５３のみを駆動することにより、保持部材６を光軸Ｂ方向に移動させることなく第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０を光軸Ａ方向に移動させることができる。レンズ鏡筒のＴＥＬＥ位置では、カム筒６１のカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａの位置６２ｅに配置される（図６参照）。

次に、上述したように、ＳＷモータ５１に接続したギア列の減速比が大きく、ＴＷモータ５３に接続したギア列の減速比が小さいことによる効果について説明する。

通常、固定筒６２のカム溝６２ａのリフト角が大きいＳＩＮＫ位置から撮影領域までの領域の方が、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域よりも、カム筒６１の駆動負荷が大きい。また、ＳＩＮＫ位置から撮影領域までの領域では、不図示のレンズバリアの作動負荷がさらに加わる場合が多いため、減速比が大きいギア列を用いて、モータのトルクを増幅する必要がある。

一方、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域では、動画等の撮影中にレンズ駆動音が録音されないように、モータの回転数を低く押さえる必要がある。このとき、減速比の大きいギア列を用いると、カム筒の回転速度が極端に遅くなってしまう。

本実施形態では、カム筒６１の負荷が大きいＳＩＮＫ位置から撮影領域までの領域では、減速比の大きいギア列を介してＳＷモータ５１の駆動力をカム筒６１に伝達してカム筒６１を駆動する。また、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域では、減速比の小さいギア列を介してＴＷモータ５３の駆動力をカム筒６１に伝達してカム筒６１を駆動する。従って、動画撮影中にモータの駆動音が小さくなるようにＴＷモータ５３を低速回転させても、快適な変倍動作速度を得ることができる。

また、本実施形態では、ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３を異なる種類のモータにすることができる。例えば、ＳＷモータ５１には、ＤＣモータを使用し、ＴＷモータ５３にはステッピングモータを使用することができる。ステッピングモータは、ＤＣモータに比べて、低速での安定した制御ができるため、動画撮影中の低速駆動に好適である。

更に、ステッピングモータは、駆動方式としてマイクロステップ駆動や２相励磁駆動などが選択できる。マイクロステップ駆動を用いれば、さらに静粛性の高い駆動ができ、２相駆動を用いれば、高トルク駆動ができるため、例えば静粛性が必要な動画撮影中の変倍動作にはマイクロステップ駆動を用い、静止画撮影中の変倍動作には２相駆動を用いると良い。

次に、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０の光軸Ａ方向の位置を検出するためのパルスギア列７０について説明する。

図４及び図８に示すように、パルスギア列７０は、アイドラギア５９に接続されている。パルスギア列７０の最終段のパルス板７１には、複数枚の羽根が設けられており、この羽根が通過した回数をフォトインタラプタ７２によってカウントすることで、カム筒６１の回転量を検出する。パルスギア列７０の増速比とパルス板７１の羽根の枚数は、光学設計によって決まる必要な分解能が得られるように決定される。

本来、モータの駆動力の伝達にギア列を用いる場合は、滑りによる回転量のロスなどがないため、モータの回転量に対してカム筒の回転量は減速比によって線形に決まる。しかし、実際には、ギアのバックラッシュや噛み合い誤差によって、モータの回転量に対するカム筒の回転量はばらつきが生じる。

ただし、一つのモータで一つのカム筒を駆動する従来のレンズ鏡筒は、一度ギア列を組み立ててしまえば、モータを駆動してもギアの噛み合い関係が不変である。つまり、毎回同じ歯同士が噛み合うため、モータの回転量に対するカム筒の回転量のばらつきの状態は毎回同じである。従って、モータの回転量から計算によってカム筒の回転量を求めても、実際の回転量との誤差は小さい。

本実施形態のように、遊星ギア列を用いて二つのモータの回転量を合成して一つのカム筒を駆動する場合、一方のモータを回転させると他方のモータとズームリングギア５５の間の噛み合う歯の関係が変化する。

つまり、カメラの電源をＯＮするごとに、毎回違う歯同士が噛み合うため、モータの回転量に対するカム筒の回転量のばらつきの状態が異なる。そのため、モータの回転量から計算によってカム筒の回転量を求めても、実際の回転量との誤差が大きくなってしまう可能性がある。

本実施形態では、遊星ギア列の出力ギアであるズームリングギア５５とカム筒６１の間のアイドラギア５９から、パルスギア列７０を分岐させているため、パルスギア列７０とカム筒６１のギアの噛み合い関係は不変である。そのため、従来のレンズ鏡筒と同等の誤差で、カム筒の回転量を検出することができる。

以上説明したように、本実施形態では、カム筒６１にモータの駆動力を伝達する伝達機構の光軸Ａ方向の投影範囲にプリズム５にモータの駆動力を伝達する伝達機構を配置している。このため、モータの駆動力をカム筒６１及びプリズム５に伝達する各伝達機構のカム筒６１の光軸Ａ方向から見た占有面積を小さくすることができ、デジタルカメラ等の撮像装置の小型化を図ることができる。

また、カム筒６１及びプリズム５を共通のモータで駆動することができるので、プリズム５を駆動するモータを専用に設ける場合に比べて、デジタルカメラ等の撮像装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、屈曲系光学素子としてプリズム５を例示したが、これに限定されず、例えばミラー等を用いてもよい。また、上記実施形態では、屈曲系光学素子を第２レンズ群２０の後方に配置した場合を例示したが、例えば第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との間に配置してもよい。

５プリズム
５１ＳＷモータ
５３ＴＷモータ
５５ズームリングギア
５６ズームキャリアギア
５７太陽ギア列
５８ズーム遊星ギア
６１カム筒
８０プリズム駆動部

Claims

第１の光軸に沿ってレンズ群を移動させるカム筒と、
前記カム筒に駆動源の駆動力を伝達する第１の伝達機構と、
前記第１の光軸と交差する方向に延びる第２の光軸に沿って移動可能とされ、前記レンズ群が前記カム筒とともに前記第１の光軸に沿って繰り出す方向に移動した際に、前記レンズ群から入射した光束を前記第２の光軸の方向に屈曲させる位置に移動し、前記レンズ群が前記カム筒とともに前記第１の光軸に沿って繰り込む方向に移動した際に、前記第２の光軸の方向に沿って退避位置に移動して前記カム筒の収納空間を形成する屈曲系光学素子と、
前記屈曲系光学素子に駆動源の駆動力を伝達する第２の伝達機構と、を備え、
前記第２の伝達機構は、前記第１の伝達機構における前記第１の光軸の方向の投影範囲に配置される、ことを特徴とするレンズ鏡筒。
前記第１の伝達機構及び前記第２の伝達機構は、同じ駆動源に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記第２の伝達機構は、前記第１の伝達機構と同軸に配置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。