JP2012042576A - レンズ鏡筒、撮像装置、およびレンズ鏡筒の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の光学部材と第２の光学部材とについて共通の駆動源からの駆動力を、第１の光学部材を駆動させる機構を介さずに第２の光学部材に伝達して第２の光学部材を駆動させるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】第１の光軸に沿って移動するレンズ群と、第２の光軸に沿って移動するプリズム５と、第１の駆動源１０１の駆動力を、レンズ群を駆動する第１の駆動力伝達手段とプリズム５を駆動する第２の駆動力伝達手段とに分岐する駆動力分岐部１０５とを備えるレンズ鏡筒を設ける。レンズ群の退避位置とプリズム５の撮影位置とが同じ領域を占有する。また、第２の駆動力伝達手段が、レンズ群が退避位置から移動した後に前記第２の光学部材が退避位置から撮影位置へ移動することを可能にする遅延機構を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、レンズ鏡筒、撮像装置、およびレンズ鏡筒の制御方法に関する。

屈曲光学系を用いた光学素子の駆動機構を備えたレンズ鏡筒が提案されている。このレンズ鏡筒は、第１の光軸に沿って被写体側から入射する光束を取り込むレンズ群と、レンズ群を保持するレンズ枠と、レンズ群を透過した光束を第２の光軸に沿う方向へ折り曲げるプリズムと、折り曲げられた光束を受光する撮像素子とを備える。レンズ群は第１の光学部材であり、プリズムは第２の光学部材である。レンズ枠は、筐体から突出する使用位置と筐体内部に向けて沈胴する収納位置との間を第１の光軸に沿う方向に移動自在に設けられる。また、第２の光軸は、第１の光軸に対して交差する。また、上記プリズムは、上記レンズ群を透過した光束を撮像素子の側へと導く反射位置と、収納位置における上記レンズ枠の収納空間を確保する退避位置との間を移動可能なように構成されている。

なお、特許文献１は、モータの出力により回転駆動してレンズ群を移動させるカム筒の当該回転に連動して移動可能に構成されたプリズムを備えるレンズ鏡筒（特許文献１ではレンズユニットと記述）を開示している。このプリズムは、退避位置と撮影位置の間で移動する。また、特許文献２は、プリズムを駆動するための専用のモータを備えるレンズ鏡筒（特許文献２ではレンズユニットと記述）を開示している。

特開２００７−２２６１０６号公報 特開２００７−２１２６３０号公報

しかし、特許文献１が開示するレンズ鏡筒は、レンズ群を駆動するカム筒を介してプリズムを駆動させる。具体的には、このレンズ鏡筒は、カム筒を駆動するモータの出力を減速してカム筒に伝達した後に、プリズム駆動のために再度増速する。従って、モータの出力の伝達効率が低下し、プリズム駆動負荷が大きくなるという問題がある。また、特許文献２が開示するレンズ鏡筒は、カム筒を駆動するアクチュエータとは別にプリズム駆動用のアクチュエータを備えているので、コストが高くなる。また、レンズ鏡筒およびこのレンズ鏡筒を備えるカメラが大型化するという問題がある。さらに、レンズ群の退避位置とプリズムの撮影位置とが同じ領域を占有する構成を採るレンズ鏡筒では、駆動するレンズ群とプリズムとが干渉（衝突）しないように制御する必要がある。

本発明は、上述した問題の少なくとも一つを解決するためになされたものである。本発明は、第１の光学部材と第２の光学部材とについて共通の駆動源からの駆動力を、第１の光学部材を駆動させる機構を介さずに第２の光学部材に伝達して第２の光学部材を駆動させることができるレンズ鏡筒の提供を目的とする。

本発明の一実施形態のレンズ鏡筒は、撮影位置と退避位置との間を第１の光軸に沿って移動する第１の光学部材と、撮影位置と退避位置との間を第２の光軸に沿って移動する第２の光学部材と、前記第１の光学部材を駆動する第１の駆動力伝達手段と、前記第２の光学部材を駆動する第２の駆動力伝達手段と、前記第１及び第２の光学部材を駆動する第１の駆動源と、前記第１の駆動源の駆動力を第１の駆動力伝達手段と第２の駆動力伝達手段に分岐する駆動力分岐手段とを備える。前記第１の光学部材の退避位置と前記第２の光学部材の撮影位置とが同じ領域を占有する。また、前記第２の駆動力伝達手段は、前記第１の光学部材が退避位置から移動した後に前記第２の光学部材の退避位置から撮影位置へ移動することを可能にする遅延機構を備える。

本発明のレンズ鏡筒によれば、レンズ群を駆動するカム筒を介さずに、プリズムを駆動する駆動力の伝達経路を形成することができる。従って、カム筒を介してプリズムを駆動する場合に比べ、プリズムを駆動する駆動力の損失が小さくなる。また、カム筒及びプリズムを共通のモータで駆動する構成を採りながら、カム筒が移動するタイミングとプリズムが移動するタイミングとを異ならせるように制御できる。その結果、カム筒とプリズムとが干渉することを防止することができる。

本実施形態のレンズ鏡筒の要部断面図の例である。 レンズ鏡筒の要部断面図の他の例である。 カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部の分解斜視図である。 カム筒及びプリズムを駆動する駆動機構の一部の部分断面図である。 プリズムにモータの駆動力を伝達する伝達機構を説明する図である。 本実施形態のレンズ鏡筒の機能ブロック図の例である。 固定筒の内周側展開図の例と、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図である。

図１は、本実施形態のレンズ鏡筒の要部断面図の例である。図１は、レンズ鏡筒が撮影位置であるＷＩＤＥ位置にある状態を示す。図１では、デジタルカメラ等の撮像装置（本実施形態の撮像装置）に搭載され、プリズムやミラー等の屈曲系光学部材を有するレンズ鏡筒を例に採って説明する。

図１に示すレンズ鏡筒は、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と第２レンズ群２０は、撮影位置と退避位置（ＳＩＮＫ位置）との間を第１の光軸である光軸Ａに沿って移動する第１の光学部材（例えば、光学素子）である。第１レンズ群１０は、１群レンズ１と１群鏡筒１１とを備える。また、第２レンズ群２０は、２群レンズ２と２群鏡筒２１とを備える。１群鏡筒１１は、１群レンズ１を保持する。２群鏡筒２１は、２群レンズ２を保持する。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、撮影位置と退避位置との間を第２の光軸である光軸Ｂに沿って移動する屈曲系光学部材（第２の光学部材）である。プリズム５は、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。上記第１の光学部材（第１レンズ群１０と第２レンズ群２０）の退避位置と上記第２の光学部材（プリズム５）の撮影位置とは、重複している（同じ領域を占有している）。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とを備える。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と４群レンズ４とを備える。４群レンズホルダ４１は、４群レンズ４を保持する。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、レンズ鏡筒の要部断面図の他の例である。図２（Ａ）は、レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置（望遠位置）にある状態を示す。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繰り出すとともに、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、プリズム５に接近した位置で停止する。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２（Ｂ）は、レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（退避位置）にある状態を示す。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る。そして、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、カム筒６１とともに収納空間に収納される。

図１に戻って、固定筒６２の内周部には、カム筒６１の外周部に設けられたカムピン（不図示）がカム係合するカム溝６２ａ（図７（Ａ）を参照）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、駆動ギア６０に噛合するギア部６１ａ（図３を参照）が形成されている。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。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かつ、光軸Ａ方向に移動可能である。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が配置されている。第２レンズ群２０が有する２群鏡筒２１に設けられ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いる。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る。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、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３は、カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部の分解斜視図である。また、図４は、カム筒及びプリズムを駆動する駆動機構の一部の部分断面図である。図３に示すＳＷモータ５１は、第１レンズ群１０および第２レンズ群２０（レンズ群）と、プリズム５とを、主にＳＩＮＫ位置とＷＩＤＥ位置の間で移動させる駆動源（第１の駆動源）として機能する。すなわち、ＳＷモータ５１は、レンズ群とプリズム５とについて共通の駆動源である。ＴＷモータ５３は、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０を、主にＴＥＬＥ位置とＷＩＤＥ位置の間で移動させる駆動源（第２の駆動源）として機能する。ＳＷモータ５１のモータ軸には、ウォームギア５２が圧入されている。また、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。ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３とは、本実施形態のレンズ鏡筒または撮像装置が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit ）やＭＰＵ（Micro Processing Unit ）等の制御手段によって制御される。この制御手段によるＳＷモータ５１とＴＷモータ５３の制御によって、本実施形態のレンズ鏡筒の制御方法が実現される。

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３中の上側）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と、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本の軸部とを備える。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する。ズーム遊星ギア５８には、太陽ギア５７ｂが噛合する。ズームリングギア５５は、ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３の駆動力が入力される遊星ギア列の出力側のギアである。ズームリングギア５５は、内歯ギア５５ａと外歯ギア５５ｂとを備える。内歯ギア５５ａには、ズーム遊星ギア５８が噛合する。外歯ギア５５ｂは、アイドラギア５９を介して駆動ギア６０に噛合する。駆動ギア６０は、カム筒６１のギア部６１ａに噛合する。このように、ＳＷモータ５１及びＴＷモータ５３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（第１の駆動力伝達手段）が構成されている。

プリズム駆動部８０は、ＳＷモータ５１の駆動力をプリズム５に伝達する第２の駆動力伝達手段である。プリズム駆動部８０は、プリズム遊星ギア８３、プリズムキャリア８１、掛止部８１ｂ、掛止部８２ｂ、トーションバネ８４、プリズムディレイギア８２、プリズム駆動ギア８５を備える。太陽ギア５７の下側において、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いる。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いる。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。

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いる。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（Ｂ）乃至（Ｄ）を参照）。

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（図７（Ｂ）乃至（Ｄ）を参照）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（Ｃ）を参照）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が一体的に回転する。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、プリズムにモータの駆動力を伝達する伝達機構を説明する図である。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、６ｂを備える。係合部６ａには、ラックギア６ｃが形成されている。また、ラックギア６ｃは、プリズム駆動ギア８５と噛合している。従って、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。このように、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にモータの駆動力が伝達される。

図３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５７に伝達されて該太陽ギア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５７と逆方向となる。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。これにより、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。以上の説明から、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。

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で回転した場合を想定する。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である。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。

他の例として、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。以上の説明により、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が停止した状態や、カム筒６１が繰り出す状態で、プリズム５を駆動できる。

図６は、本実施形態のレンズ鏡筒の機能ブロック図の例である。このレンズ鏡筒は、第１の駆動源１０１、第２の駆動源１０２、逆入力防止部１０３、１０４、駆動力分岐部１０５、駆動力吸収部１０６を備える。また、このレンズ鏡筒は、駆動力合成部１０７、ギア部１０８、パルス板７１を備える。第１の駆動源１０１は、ＳＷモータ５１（図３）に対応する。第２の駆動源１０１は、ＴＷモータ５３（図３）に対応する。逆入力防止部１０３は、第２の駆動源１０２からの駆動力が第１の駆動源側に伝達されないようにする。逆入力防止部１０４は、第１の駆動源１０１からの駆動力が第２の駆動源側に伝達されないようにする。

駆動力分岐部１０５は、第１の駆動源１０１からの駆動力を、前述した第１の駆動力伝達手段と第２の駆動力伝達手段とに分岐する駆動力分岐手段として機能する。太陽ギア５７が駆動力分岐部１０５に対応する。第１の駆動力伝達手段は、分岐された第１の駆動源１０１からの駆動力をカム筒６１に伝達して第１の光学部材（１群レンズ群１０と２群レンズ群２０）を駆動する。第１の駆動力伝達手段は、少なくとも、図３中のズームキャリアギア５６、ズーム遊星ギア５８、ズームリングギア５５、アイドラギア５９、駆動ギア６０を含む。第２の駆動力伝達手段は、前述したプリズム駆動部８０に対応する。第２の駆動力伝達手段は、第１の光学部材（レンズ群）が退避位置から移動した後に第２の光学部材（プリズム５）が退避位置から撮影位置へ移動することを可能にする遅延機構を備える。この遅延機構は、図３中に示すプリズムキャリア８１、トーションバネ８４及びプリズムディレイギア８２を含む。図３を参照して前述したトーションバネ８４が駆動力吸収部１０６として機能する。駆動力吸収部１０６は、プリズム５が退避位置に配置されている場合にプリズム５を退避位置側へ駆動する駆動力を吸収する。また、駆動力吸収部１０６は、プリズム５が撮影位置に配置されている場合にプリズム５を撮影位置側へ駆動する駆動力を吸収する。

駆動量合成部１０７は、第１の駆動源１０１の駆動量と、第２の駆動源１０２の駆動量とを合成する駆動量合成手段として機能する。駆動力合成部１０７は、太陽歯車（太陽ギア５７）、内歯車（内歯ギア５５ａ）、遊星歯車（ズーム遊星ギア５８）、遊星歯車を自転及び公転可能に保持するキャリア歯車（ズームキャリア５６）を含む。

ギア部１０８は、駆動量合成部１０７によって合成された駆動量をカム筒６１側とパルス板７１側とに分岐させる。ギア部１０８が備えるアイドラギア５９および駆動ギア６０が、分岐された駆動量をカム筒６１側に伝達する。また、ギア部１０８が備えるアイドラギア５９およびパルスギア列７０が、分岐された駆動量をパルス板７１側に伝達する。パルス板７１は、カム筒６１の回転量の検出に用いられる。

図７を参照して、本発明の実施例１について説明する。具体的には、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７は、固定筒の内周側展開図の例と、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図である。図７（Ａ）は、固定筒６２の内周側展開図を示す。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（Ｂ）乃至（Ｄ）は、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７（Ａ）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（Ｂ）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ＷＩＤＥ位置へ繰り出す場合、レンズ鏡筒が備える制御手段が、ＳＷモータ５１に、カム筒６１が繰り出す方向への駆動を開始させる。これにより、カム筒６１のカムピンが、固定筒６２のカム溝６２ａを図７（Ａ）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。第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０の繰り出し動作の間、プリズムキャリア８１も保持部材６を撮影位置に移動する方向に回転する。しかし、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、プリズム５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（Ｃ）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。従って、保持部材６を光軸Ｂの退避方向へ付勢していたトーションバネ８４のチャージ力が無くなる。制御手段が、さらに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のカムピンが、固定筒６２のカム溝６２ａを図７（Ａ）中の右方向に移動し、同時に保持部材６が撮影位置に向けて移動する。

保持部材６が撮影位置に達すると、保持部材６が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を撮影位置に移動する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、撮影時にプリズム５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、制御手段が、ＳＷモータ５１を停止させる。このとき、カム筒６１のカムピンは、ＷＩＤＥ位置を通り過ぎて図７（Ａ）中の６２ｆの位置にある。すなわち、制御手段は、ＳＷモータ５１によってプリズム５が撮影位置に移動する間、ＳＷモータ５１によってレンズ群が第１の撮影位置（ＷＩＤＥ位置）から第２の撮影位置方向（ＴＥＬＥ位置方向）に移動するようにする。次に、制御手段が、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り込み方向に駆動する。すなわち、制御手段は、プリズム５が撮影位置への移動を完了した後、ＴＷモータ５３によってレンズ群がＷＩＤＥ位置に移動するように制御する。これにより、プリズム保持部材６を撮影位置に保持したまま、カム筒６１をＷＩＤＥ位置まで戻すことができる。カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達したときに、制御手段が、ＴＷモーター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、制御手段が、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することによって光軸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、上述した動作と逆の動作を行う。具体的には、制御手段が、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、制御手段が、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り出し方向に駆動させて、カム筒６１のカムピンを図７（Ａ）中の６２ｆの位置まで移動する。次に、制御手段が、ＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り込み方向に駆動させる。これにより、カム筒６１が繰り込み方向に回転し、プリズムキャリア８１が、保持部材６を退避させる方向に回転する。

そして、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が、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する。これにより、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、カム筒６１のカムピンは、図７（Ａ）中の６２ｄの位置に至る。ＳＷモータ５１が、さらにカム筒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が、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、制御手段が、ＳＷモータ５１が停止させる。

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７（Ａ）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。本実施例では、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、本実施例では、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３及び図４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。

例えば、遊星ギア列を用いて二つのモータの回転量をカム筒に伝達して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。

本実施例のレンズ鏡筒は、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を分岐させているので、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。

本実施例のレンズ鏡筒は、カム筒６１にＳＷモータ５１の駆動力を伝達する第１の駆動力伝達手段と、プリズム５にＳＷモータ５１の駆動力を伝達する第２の駆動力伝達手段とを備える。また、このレンズ鏡筒は、ＳＷモータ５１の駆動力を第１及び第２の駆動力伝達手段に分岐する駆動力分岐手段として太陽ギア５７を備える。これによって、カム筒６１を経ずにプリズム５を駆動する駆動力の伝達経路が形成できるため、カム筒６１を経由してプリズム５を駆動する場合に比べ、駆動力の伝達経路が短くなりプリズム５を駆動する駆動力の損失が小さくなる。また、カム筒６１を駆動させるために大きく減速する前に、駆動力をカム筒駆動用とプリズム駆動用に分岐するため、プリズム駆動のために再度増速させる必要が無くなる。

また第２の駆動力伝達手段が、プリズム５が退避位置にあるときにＳＷモータ５１の退避方向への駆動力を吸収し、プリズム５が撮影位置にあるときにＳＷモータ５１の撮影方向への駆動力を吸収する駆動力吸収手段としてトーションバネ８４を備える。このため、カム筒６１及びプリズム５を共通のモータで駆動する構成でありながら、カム筒６１の繰り出し繰込み動作と、プリズム５の進退動作のタイミングをずらすことが可能となる。従って、沈胴状態のカム筒６１と撮影位置のプリズム５とが空間的にオーバーラップしていても、カム筒６１が繰り出してプリズム５が進入可能な空間を形成するまで、プリズム５を退避位置にとどめることが可能となる。その結果、カム筒６１とプリズム５の干渉を防ぐことができる。

また、実施例１のレンズ鏡筒は、第２の駆動源としてＴＷモータ５３を備える。プリズム５が撮影位置にある状態でＴＷモータ５３が駆動することで、プリズム５を撮影位置に維持したまま、カム筒６１を駆動して、変倍動作を行うことが可能となる。

次に、実施例２について説明する。具体的には、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。実施例２においては、制御手段が、ＳＷモータ５１を駆動して、レンズ群およびプリズム５を退避位置から撮影位置方向に移動させる。ズーム位置（レンズ群の位置）が撮影位置に達したことを契機として、制御手段が、ＴＷモータ５３の駆動を開始する。制御手段は、ＴＷモータ５３の駆動速度を、太陽ギア５７とズームキャリアギア５６の回転が合成されるズームリングギア５５の回転数が０となる速度に制御する。つまり、制御手段は、ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３とが第１の光学部材（第１レンズ群１０と第２レンズ群２０）を駆動中に、ＳＷモータ５１による第１の光学部材の駆動方向とは逆方向にＴＷモータ５３を駆動させる。すなわち、制御手段は、駆動量合成部１０７（図６）が実行する合成によって得られる駆動量を、第１の光学部材の位置が変化しない駆動量に制御する。

これにより、カム筒６１は撮影位置で停止した状態となり、プリズム５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。カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、カムピンが固定筒６２のカム溝６２ａ内の位置６２ｄに移動する。なお、制御手段が、予め決められた任意のズーム位置でＴＷモータ５３の駆動を開始させるようにしてもよい。実施例２のレンズ鏡筒によれば、レンズ群の繰り込み動作（図７（Ａ）中の６２ｆから６２ｄへの繰り込み動作）が不要となるので、レンズ群を所望の位置（この例では撮影位置）に迅速に移動させることができる。

なお、本発明のレンズ鏡筒の構成は、上述した実施例１、２において採る構成に限定されるものではなく、構成要素の材質、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、屈曲系光学部材としてプリズム５を例示したが、屈曲系光学部材は、プリズム５に限定されず、例えばミラー等を用いてもよい。また、屈曲系光学部材を第２レンズ群２０の後方に配置した場合を例示したが、例えば屈曲系光学部材を第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。

（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

５ プリズム
１０ 第１レンズ群
２０ 第２レンズ群
５１ ＳＷモータ
５３ ＴＷモータ
６１ カム筒
８０ プリズム駆動部

Claims (8)

1. 撮影位置と退避位置との間を第１の光軸に沿って移動する第１の光学部材と、
   撮影位置と退避位置との間を第２の光軸に沿って移動する第２の光学部材と、
   前記第１の光学部材を駆動する第１の駆動力伝達手段と、
   前記第２の光学部材を駆動する第２の駆動力伝達手段と、
   前記第１及び第２の光学部材を駆動する第１の駆動源と、
   前記第１の駆動源の駆動力を第１の駆動力伝達手段と第２の駆動力伝達手段に分岐する駆動力分岐手段とを備え、
   前記第１の光学部材の退避位置と前記第２の光学部材の撮影位置とが同じ領域を占有し、
   前記第２の駆動力伝達手段は、前記第１の光学部材が退避位置から移動した後に前記第２の光学部材が退避位置から撮影位置へ移動することを可能にする遅延機構を備える
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記遅延機構は、前記第２の光学部材が退避位置に配置されている場合に前記第２の光学部材を退避位置側へ駆動する駆動力を吸収し、前記第２の光学部材が撮影位置に配置されている場合に前記第２の光学部材を撮影位置側へ駆動する駆動力を吸収する駆動力吸収手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第１の光学部材を駆動する第２の駆動源と、
   前記第１の駆動源によって前記第２の光学部材が撮影位置に移動する間、前記第１の駆動源によって前記第１の光学部材が第１の撮影位置から第２の撮影位置方向に移動し、前記第２の光学部材が撮影位置への移動を完了した後、前記第２の駆動源によって第１の光学部材が前記第１の撮影位置に移動するように前記第１の駆動源と前記第２の駆動源とを制御する制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記第１の駆動力伝達手段は、前記第１の駆動源の駆動量と、前記第１の光学部材を駆動する第２の駆動源の駆動量とを合成する駆動量合成手段を備え、
   前記第１及び第２の駆動源が前記第１の光学部材を駆動中に、前記合成によって得られる駆動量を、前記第１の光学部材の位置が変化しない駆動量に制御する制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記駆動量合成手段は、太陽歯車と、内歯車と、遊星歯車と、前記遊星歯車を自転及び公転可能に保持するキャリア歯車とを備える
   ことを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第１の光学部材は、レンズ群であり、
   前記第２の光学部材は、屈曲系光学部材である
   ことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備える撮像装置。
8. 撮影位置と退避位置との間を第１の光軸に沿って移動する第１の光学部材と、撮影位置と退避位置との間を第２の光軸に沿って移動する第２の光学部材と、前記第１の光学部材を駆動する第１の駆動力伝達手段と、前記第２の光学部材を駆動する第２の駆動力伝達手段と、前記第１及び第２の光学部材を駆動する第１の駆動源と、前記第１の駆動源の駆動力を第１の駆動力伝達手段と第２の駆動力伝達手段に分岐する駆動力分岐手段とを備えるレンズ鏡筒の制御方法であって、
   前記第１の光学部材の退避位置と前記第２の光学部材の撮影位置とが同じ領域を占有し、
   前記第１の光学部材が退避位置から移動した後に前記第２の光学部材の退避位置から撮影位置へ移動させる
   ことを特徴とするレンズ鏡筒の制御方法。

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