JP2012042684A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド軸に支持されて駆動されるレンズ群の偏芯倒れの発生を抑制することができるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、光学素子であるプリズム５と、ガイド軸８６，８７により支持され、プリズム５を保持する保持部材６と、保持部材６に設けられたラックギア６ｃと、ラックギア６ｃと噛み合い、モータから伝達される駆動力を回転動作によってラックギア６ｃに伝達することで保持部材６を光軸Ｂ方向に駆動するプリズム駆動ギア８５と、ガイド軸８６を挟むようにプリズム駆動ギア８５と対向する位置に配置されたガイド軸規制部材６ｄとを備える。
【選択図】図１０

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。

被写体側のレンズを保持した状態で収納位置と撮影位置の間を第１の光軸方向に移動可能に設けられた被写体側レンズ枠と、被写体側のレンズを介して入射した光束を第１の光軸と交差する第２の光軸方向に屈曲させて撮像素子に導くプリズムとを備えるレンズ鏡筒が知られている。プリズムは、被写体側レンズ枠が撮影位置にあるときには、被写体側レンズ枠の第１の光軸方向の後方に配置されて入射光束を撮像素子側に屈曲させる。また、プリズムは、被写体側レンズ枠が収納位置にあるときには、被写体側レンズ枠の収納空間を確保するために、被写体側レンズ枠の後方から第２の光軸方向に沿って退避位置に移動する（特許文献１参照）。

特開２００７−２２６１０６号公報

上述したレンズ鏡筒は、プリズムを保持するプリズム保持部材を撮影位置と退避位置との間で第２の光軸方向に沿って移動可能にするために２本のガイド軸で支持されている。撮影状態において、ガイド軸に支持されたプリズム保持部材を、プリズム保持部材に設けられたラックとこのラックと噛み合って駆動力を伝達するプリズム駆動ギアとによって駆動させると、プリズム保持部材は撮影側ストッパに当接して撮影位置で停止する。このとき、プリズム駆動ギアの圧力角方向に生じる分力がガイド軸に対して直交方向に加わることで、ガイド軸に変形が生じるおそれがある。また、ガイド軸が変形することにより、ガイド軸に支持される第３レンズ群と第４レンズ群が偏芯するという問題が生じる。

本発明は、レンズ鏡筒において、ガイド軸に支持されて駆動されるレンズ群の偏芯倒れの発生を抑制することができる仕組みを提供することを目的とする。

本発明に係るレンズ鏡筒は、光学素子と、ガイド軸により支持され、前記光学素子を保持する保持部材と、前記保持部材に設けられたラックギアと、前記ラックギアに噛み合い、駆動手段から伝達される駆動力を回転動作によって前記ラックギアに伝達することで、前記保持部材を光軸に沿って駆動する駆動ギアと、前記ガイド軸を挟むように前記駆動ギアと対向する位置に配置されたガイド軸規制部材と、を備えること特徴とする。

本発明によれば、レンズ群を支持するガイド軸を挟んで光学素子駆動ギアと対向する位置にガイド軸規制部材を配置したことにより、ガイド軸の変形を抑制することができ、これにより、レンズ群の偏芯倒れの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の概略構造を示す断面図である。 レンズ鏡筒の概略構造を示す別の断面図である。 レンズ鏡筒の概略構造を示す更に別の断面図である。 カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部を分解して示す斜視図である。 カム筒及びプリズムを駆動する機構の一部の更に一部分を示す斜視断面図である。 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模式的に示す図である。 プリズムを保持する保持部材が撮影側ストッパに当接した状態を示す斜視図である。 保持部材を支持するガイド軸に加わる、プリズム駆動ギアの圧力角方向に生じる分力を示す図である。 ガイド軸とガイド軸規制部材との関係を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、所謂、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載される、ズーム機能を備えるレンズ鏡筒を具体例として取り上げることとする。

図１は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒の概略構造を示す断面図であり、レンズ鏡筒が画角の最も広い撮影位置（以下「ＷＩＤＥ位置」という）にある状態を示している。このレンズ鏡筒は、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を備えている。

第１レンズ群１０は、１群鏡筒１１に１群レンズ１が保持された構造を有し、第２レンズ群２０は、２群鏡筒２１に２群レンズ２が保持された構造を有している。１群レンズ１と２群レンズ２とを通して入射した光束は、１群レンズ１及び２群レンズ２の光軸Ａ（第１の光軸）に対して略９０°の角度で交差する光軸Ｂ（第２の光軸）の方向にプリズム５により屈曲されて、撮像素子８に導かれる。

プリズム５は、屈曲系の光学素子の一例である。プリズム５は、保持部材６に保持されており、保持部材６に保持された状態で光軸Ｂに沿って移動可能である。プリズム５と撮像素子８との間には、光軸Ｂに沿って、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０及び光学フィルタ７が配置されている。

第３レンズ群３０は、前地板３２に固定されたシャッタ機構（不図示）と、後地板３４に保持された３群レンズ３とを備え、前地板３２と後地板３４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（ズーミング）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が保持された構造となっており、第４レンズ群４０が光軸Ｂに沿って移動することにより、変倍動作と合焦動作（フォーカシング）が行われる。光学フィルタ７としては、空間周波数の高い光をカットするためのローパスフィルタ機能や赤外光をカットする機能等を有するものが用いられる。

図２は、図１に示すレンズ鏡筒の概略構造を示す別の断面図であり、レンズ鏡筒が画角の最も狭い撮影位置（以下「ＴＥＬＥ位置」という）にある状態を示している。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共に、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。また、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、撮像素子８に接近した位置で停止する。

図３は、図１に示すレンズ鏡筒の概略構造を示す別の断面図であり、レンズ鏡筒がデジタルカメラの本体に収納された状態（以下「ＳＩＮＫ位置」という）を示している。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、互いに干渉しないように光軸Ｂに沿って撮像素子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は、形成された収納空間へ光軸Ａに沿って後退し、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たカムピン（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に形成されている。カム筒６１の外周部には、駆動ギア６０（図４参照）と噛合するギア部６１ａ（図４参照）が形成されており、駆動ギア６０から駆動力がギア部６１ａに伝達されることで、カム筒６１の回転駆動が行われる。このとき、固定筒６２のカム溝６２ａとカム筒６１の外周部に設けられた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ており、カム筒６１と一体となって回転可能、且つ、光軸Ａ方向に移動可能となっている。カム筒６１と直進ガイド筒６３との間には第１レンズ群１０を構成する１群鏡筒１１が配置されており、１群鏡筒１１の外周部に設けられたカムピン（不図示）がカム筒６１の内周部に設けられた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の内周部に設けられた凸部（不図示）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の内周側に第２レンズ群２０が配置されており、第２レンズ群２０を構成する２群鏡筒２１の外周部に設けられたカムピン（不図示）が、カム筒６１の内周部に設けられた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方向に貫通溝（不図示）が形成されており、この貫通溝に２群鏡筒２１の外周部に設けられた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。

カム筒６１が回転すると、１群鏡筒１１の内周部に設けられた凸部が直進ガイド筒６３に形成された直進溝を光軸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Ａに沿って進退する。この動作は、カム筒６１の内周部に設けられた１群カム溝と１群鏡筒１１の外周部に設けられたカムピンとのカム作用によって実現される。したがって、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ＳＩＮＫ位置（収納位置）と撮影位置（ＷＩＤＥ位置〜ＴＥＬＥ位置）との間を移動する。これと同様の動作によって２群レンズ２も収納位置と撮影位置との間を移動する。なお、以上の説明に係る構成は、一般的なカム筒を用いたレンズ移動機構の構成である。

次に、図４〜図１１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て示す斜視図である。また、図５は、図４のカム筒６１及びプリズム５を駆動する機構の一部の更に一部分を示す斜視断面図である。

図４及び図５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４及び図５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が同軸で配置されている。

太陽ギア列５７は、３段の平ギアからなる太陽ギア５７ａ〜５７ｃを備えており、太陽ギア５７ａと斜歯ギアとが噛合することによって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において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５６ｂを備え、３本の軸部５６ｂにはそれぞれズーム遊星ギア５８が軸支されている。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ており、ズーム遊星ギア５８は太陽ギア５７ｂと噛合している。

ズームリングギア５５は、内歯ギア５５ａと外歯ギア５５ｂとを備えている。内歯ギア５５ａはズーム遊星ギア５８と噛合し、外歯ギア５５ｂはアイドラギア５９を介して駆動ギア６０と噛合しており、駆動ギア６０はカム筒６１のギア部６１ａと噛合している。

上述の通り、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が、カム筒６１にＴＷモータ５３及びＳＷモータ５１の駆動力を伝達する伝達機構を構成している。

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では、図４に示されるように、太陽ギア列５７の下側で被写体側から順に、プリズム遊星ギア８３、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、太陽ギア列５７と同軸に配置されている。

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、これら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及びギア地板（不図示）に固定された内歯ギア（不図示）と噛合している。

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ている。プリズムディレイギア８２のギア部には、光学素子駆動ギアとしてのプリズム駆動ギア８５が噛合している。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るように形成されており、掛止部８１ｂは掛止部８２ｂよりも径方向内側に配置されている（図８参照）。

トーションバネ８４は、後に説明する図８に示されるように、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とを備えている。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、掛止部８２ｂ及び掛止部８１ｂが同位相に配置された状態でプリズム駆動部８０に組み込まれる（図８（ｂ）参照）。このとき、トーションバネ８４は、腕部８４ａが掛止部８１ｂに掛止されると共に腕部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６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。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に対してそれぞれ移動可能に係合する係合部６ａ，６ｂを備えている。係合部６ａにはラックギア６ｃが形成されており、ラックギア６ｃはプリズム駆動ギア８５と噛合している。このような構造によって、プリズム駆動ギア８５の回転動作がラックギア６ｃに伝達されると、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。

このように本実施形態では、太陽ギア列５７とラックギア６ｃとの間に配置したギア列により、プリズム５にＳＷモータ５１及びＴＷモータ５３の駆動力を伝達する伝達機構を構成している。また、カム筒６１にＴＷモータ５３及びＳＷモータ５１の駆動力を伝達する伝達機構を、カム筒６１の光軸Ａ方向の投影範囲に配置している。

再び図４及び図５を参照して、カム筒６１とプリズム５の動作について説明する。ＳＷモータ５１を駆動させてＴＷモータ５３を停止させた場合、ＳＷモータ５１から駆動力が太陽ギア列５７に伝達されて太陽ギア列５７が回転する。一方、ＴＷモータ５３に接続されているズームキャリアギア５６は停止した状態となる。そのため、ズーム遊星ギア５８は、公転せずに自転のみする。

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とした場合、太陽ギア列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、ズームリングギア５５の外歯ギア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。

このときのズームリングギア５５の回転方向は、太陽ギア列５７の回転方向の逆方向となる。このとき、太陽ギア列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方向に移動可能な場合、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方向で進退させる。一方、保持部材６の光軸Ｂ方向の移動が規制されている場合、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されながらプリズムキャリア８１の回転が吸収される。

ＳＷモータ５１を停止させ、ＴＷモータ５３を駆動させた場合、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は自転し、且つ、公転する。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に伝達される。こうして、上記のＳＷモータ５１を駆動させてＴＷモータ５３を停止させた場合と同様に、カム筒６１が回転駆動される。

このときのズームリングギア５５の回転方向は、ズームキャリアギア５６の回転方向と同じ方向になる。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とを同時に駆動させた場合、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の各回転速度で回転させた場合を考える。この場合、太陽ギア列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速度は、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速度は、ＣＷ方向に１．３ｒｐｍである。よって、これらの回転速度を合成すると、ズームリングギア５５はＣＷ方向に１ｒｐｍの回転速度で回転することになる。

ここで、太陽ギア列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の各回転速度で回転させた場合を考える。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速度は、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速度は、ＣＷ方向に０．３９ｒｐｍである。よって、これらの回転速度を合成すると、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の回転速度と回転方向を適切に選択することにより、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わかる。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わかる。この点については後述する。

次に、図７乃至図９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７は、固定筒６２の内周側展開図である。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に形成されている。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中の符号６２ｃ，６２ｄ，６２ｅは、カム筒６１の外周部に設けられたカムピンの位置の例示であるが、これについては後に説明する。

図８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のチャージ量を模式的に示す図である。レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置にあるとき、カム筒６１の外周部に設けられたカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａ内で図７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とは、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させる位相関係にある。

図９は、プリズム５を保持する保持部材６が撮影側ストッパ６ｅに当接した状態を示す斜視図である。図７（ａ）に示される状態では、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、図９に示すように、撮影側ストッパ６ｅに当接すること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ＳＩＮＫ位置から撮影位置へ移動させるためには、まず、ＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り出し方向（被写体側）に回転させる。このとき、カム筒６１の外周部に設けられたカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａを図７の右方向に移動し、第１レンズ群１０及び第２レンズ群２０が、リフトを有する区間で光軸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。そのため、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８（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。ＳＷモータ５１をカム筒６１の繰り出し方向にさらに回転させると、カム筒６１の外周部に設けられたカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａを図７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。

カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達した後、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、図９に示したように、撮影側ストッパ６ｅ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させ続け、図８（ｃ）に示されるように、トーションバネ８４をオーバーチャージさせる。トーションバネ８４をある程度オーバーチャージすると、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６ｅ側に付勢されるため、撮影時に保持部材６の位置や姿勢を安定させることができるという効果が得られる。

ここで、撮影位置では保持部材６は常に撮影側ストッパ６ｅに付勢されるため、保持部材６を支持しているガイド軸８６には、プリズム駆動ギア８５の圧力角方向に生じる分力が加わる。図１０は、保持部材６を支持するガイド軸８６に加わる、プリズム駆動ギア８５の圧力角方向に生じる分力を示す図である。この分力Ｆは、ガイド軸８６に対して直角な方向に加わるため、ガイド軸８６を変形させるおそれがある。ガイド軸８６が変形すると、ガイド軸８６に支持された第３レンズ群３０、第４レンズ群４０が偏芯するという問題が引き起こされる。

このような問題が生じないように、本実施形態に係るレンズ鏡筒では、ガイド軸８６を挟んでプリズム駆動ギア８５と略対向する位置に、ガイド軸８６の変形量を規制するためのガイド軸規制部材６ｄを配置している。そこで、次に、図１１を参照してガイド軸８６とガイド軸規制部材６ｄとの関係について説明する。

図１１は、ガイド軸８６とガイド軸規制部材６ｄとの関係を示す断面図である。ガイド軸８６とガイド軸規制部材６ｄの嵌め合いは、両者のクリアランスが０（ゼロ）となることが望ましい。クリアランスが０であれば、ガイド軸８６がプリズム駆動ギア８５から力を受けてもガイド軸８６の変形を抑えることができるため、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０の偏芯精度が実質的に低下することがない。

しかしながら、実際には、加工公差上、ガイド軸８６とガイド軸規制部材６ｄとのクリアランスをゼロにすることは困難であるため、本実施形態においては、例えば、１５μｍのクリアランスを設けている。ガイド軸規制部材６ｄを配置したことによって、ガイド軸８６の変形量はクリアランス量に依存するようになる。そのため、ガイド軸８６はプリズム駆動ギア８５から力を受けて変形しても、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０の偏芯精度を、設けられたクリアランスの範囲内で、安定に維持することができるようになる。

以上の通り、本実施形態では、ガイド軸８６を挟んでプリズム駆動ギア８５と略対向する位置にガイド軸規制部材６ｄを配置したことにより、ガイド軸８６に支持された第３レンズ群３０、第４レンズ群４０に偏芯倒れが発生することを抑制することができる。

トーションバネ８４が一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とを停止させる。こうして、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０及びプリズム５は、撮影位置としての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、カム筒６１の外周部に設けられたカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａ内の、図７に示される位置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させて、光軸Ｂ方向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、上記のＳＩＮＫ位置からＷＩＤＥ位置への移動に関する説明に係る動作と逆の動作を行う。すなわち、まず、不図示のモータを駆動して、第３レンズ群３０と第４レンズ群４０とを光軸Ｂに沿って撮像素子８側に退避させる。続いて、ＴＷモータ５３をカム筒６１の繰り出し方向に駆動し、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。これにより、カム筒６１は回転せず、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。

図８（ｃ）に示した状態でのトーションバネ８４のオーバーチャージ分だけプリズムキャリア８１が回転すると、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の位相が、図８（ｂ）に示されるように一致する。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、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る。これにより、カム筒６１が繰り込みを開始する。保持部材６が退避位置まで移動すると、退避側端部材（不図示）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ませる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と第２レンズ群２０とを光軸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の外周部に設けられたカムピンは、固定筒６２のカム溝６２ａの、図７に示される位置６２ｅに配置される。

次に、ＳＷモータ５１に接続したギア列の減速比を大きく、ＴＷモータ５３に接続したギア列の減速比を小さく設定することにより得られる効果について説明する。

一般的に、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、レンズバリア（不図示）の作動負荷が更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。しかし、そのために減速比の大きいギア列を用いると、カム筒６１の回転速度が極端に遅くなってしまう。

そこで、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。これにより、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可能なため、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を選択する際に、駆動方式を選択することができる。例えば、駆動方式がマイクロステップ駆動方式であるステッピングモータを用いれば、更に静粛性の高い駆動が可能になる。また、例えば、駆動方式が２相励磁駆動方式であるステッピングモータを用いれば、高トルク駆動が可能である。よって、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相駆動を用いるとよい。

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５に示したように、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、これら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。

ところで、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等がないため、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定まる。ところが、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にはばらつきが生じる。

しかし、１つのモータで１つのカム筒を駆動する従来のレンズ鏡筒では、ギア列を一度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は不変である。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、毎回同じはずである。実際に、カム筒の回転量をモータの回転量から計算によって求めると、実際の回転量との誤差は小さい。

本実施形態のようにズーム遊星ギア５８を用いて２つのモータ（ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３）の回転量を合成して１つのカム筒６１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との間の噛み合う歯の関係が変化する。つまり、本実施形態に係るレンズ鏡筒を備えるカメラの電源をＯＮする毎に、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６１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６１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おそれがある。

このような問題が生じないように、本実施形態では、ズーム遊星ギア５８の出力ギアであるズームリングギア５５とカム筒６１と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。これにより、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となる。よって、従来のレンズ鏡筒と同等の誤差でカム筒６１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（ＳＷモータ５１とＴＷモータ５３）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（保持部材６）に対してモータの駆動力を伝達する伝達機構を配置している。これにより、モータの駆動力をカム筒６１及びプリズム５（保持部材６）に伝達する各伝達機構の、カム筒６１の光軸Ａ方向から見たときの占有面積を小さくすることができる。よって、例えば、本実施形態に係るレンズ鏡筒を備えたデジタルカメラ等の撮像装置の小型化を図ることが可能になる。また、本実施形態では、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（保持部材６）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と低コスト化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成に関し、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、設定し、また、変更することが可能である。

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、ミラー等であってもよい。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
６ プリズム保持部材
６ｃ プリズム保持部材ラック
６ｄ ガイド軸規制部材
６ｅ 撮影側ストッパ
３０ 第３レンズ群
４０ 第４レンズ群
５１ ＳＷモータ
５３ ＴＷ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
８５ 光学素子駆動ギア
８６ ガイド軸

Claims (3)

1. 光学素子と、
   ガイド軸により支持され、前記光学素子を保持する保持部材と、
   前記保持部材に設けられたラックギアと、
   前記ラックギアに噛み合い、駆動手段から伝達される駆動力を回転動作によって前記ラックギアに伝達することで、前記保持部材を光軸に沿って駆動する光学素子駆動ギアと、
   前記ガイド軸を挟むように前記光学素子駆動ギアと対向する位置に配置されたガイド軸規制部材と、を備えること特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記光学素子はプリズムであることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記ガイド軸規制部材は、前記光学素子駆動ギアの圧力角方向の分力を受ける位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ鏡筒。

Images