JP2018005176A - レンズ鏡筒及びその制御方法、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第２の光学素子を使用するモードと使用しないモードとを実現すると共に、光軸方向のサイズをコンパクトにする。
【解決手段】フィルタ枠１８は赤外カットフィルタ２３を保持する。カメラ制御部６５は、赤外カットフィルタ２３を撮像光学系の光路上に挿入または抜き去る場合、光軸方向に略直交する方向から見て第４レンズ群３４とフィルタ枠１８とがオーバーラップ状態であるかどうかを判断する。そしてカメラ制御部６５は、両者がオーバーラップ状態であるときはオーバーラップ状態とならない位置まで第４レンズ群３４を移動させてから赤外カットフィルタ２３を光路に対して挿入または抜き去る。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学フィルタ等の光学素子を撮像光学系の光路に対して挿脱する技術に関する。

従来、ズーム機構やフォーカス機構を有するレンズ鏡筒、さらにはそのようなレンズ鏡筒を備える撮像装置が知られており、近年は装置の小型化のニーズが高まっている。撮像装置の小型化を図るためには、搭載されるレンズ鏡筒の光軸方向における長さを短縮するのが効果的である。

ズーム、フォーカス機構に加え、光学素子である光学フィルタを光路に挿脱する機構を有するレンズ鏡筒も知られている。光学フィルタとしては例えば、赤外光を遮断する特性を持つ赤外カットフィルタ（赤外光除去フィルタ）などが知られている。赤外カットフィルタを光路に挿脱（挿入または抜き去り）することで、撮影モードの切り替えを行うことが可能となる。

ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子は、可視光のみでなく赤外光にも感度を持つものが多く、そのような特性のＣＭＯＳセンサに赤外光が入射した場合は、赤外光の影響で撮影画面が赤みを帯びたものとなる。そこで、撮影モードとして、被写体の色再現性を優先する場合は、撮像素子に赤外光が入射するのを防ぐために、光路上に赤外カットフィルタを挿入して撮影する、いわゆるデイモードがある。一方、暗い環境では低照度下の環境での撮影となるので、被写体の認識性を向上させるために、光路上から赤外カットフィルタを抜き去り、可視光だけでなく赤外光も撮像素子に取り込んだ状態で撮影する、いわゆるナイトモードもある。

このように、赤外カットフィルタを光路に挿脱することでデイモード撮影とナイトモード撮影の切り替えが可能となり、撮影環境や用途に応じた撮影が可能となる。光路に挿脱される光学素子は赤外カットフィルタに限らず、特性の異なるフィルタを交互に光路へ挿入することで様々なモードに対応することが可能なレンズ鏡筒もある。例えば、特許文献１に記載の装置は、光学フィルタを光路に挿脱し、可視光下と赤外光下の両方での撮影を可能としている。光学フィルタの挿脱状態により撮像光学系のピント状態が変化するため、挿脱状態に応じてフォーカスレンズの位置を切り替える制御がなされている。

特許５７５９１２０号公報

しかしながら、光学素子を光路へ挿脱可能なレンズ鏡筒においては、光学素子を光路へ挿脱する際に、挿脱される光学素子または保持部材と、光路上に配置される光学素子または保持部材との間の物理的干渉を確実に回避する必要がある。そのため、挿脱される部材とそれらに近接配置される部材と間には、光軸方向において十分なスペースを確保することが必要となる。従って、各部材の間隔を大きく設定することにより全長が長くなる傾向があり、レンズ鏡筒または撮像装置の小型化が困難になるという問題がある。

本発明の目的は、第２の光学素子を使用するモードと使用しないモードとを実現すると共に、光軸方向のサイズをコンパクトにすることである。

上記目的を達成するために本発明は、第１の光学素子と、前記第１の光学素子を撮像光学系の光軸方向に駆動する第１の駆動手段と、第２の光学素子と、前記第２の光学素子を保持する保持部と、前記第２の光学素子が保持された前記保持部を前記光軸と異なる方向へ駆動する第２の駆動手段と、前記第２の光学素子を前記撮像光学系の光路に対して挿脱する場合、前記光軸方向に略直交する方向から見て前記第１の光学素子と前記保持部とが重なるオーバーラップ状態であるとき、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段を制御して、前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態とならない位置まで前記第１の光学素子を移動させてから、前記第２の光学素子を前記光路に対して挿脱する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第２の光学素子を使用するモードと使用しないモードとを実現すると共に、光軸方向のサイズをコンパクトにすることができる。

レンズ鏡筒の分解斜視図である。 ＷＩＤＥ（無限遠）状態のレンズ鏡筒の断面図である。 赤外カットフィルタを保持したフィルタ枠周りの構造を示す図である。 レンズ鏡筒における４群鏡筒及びフィルタ枠付近の断面図である。 ４群鏡筒及びフィルタ枠の斜視図である。 ４群鏡筒及びフィルタ枠の側面図である。 撮像装置のブロック図である。 モード処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズ鏡筒の分解斜視図である。図２は、ＷＩＤＥ（無限遠）状態のレンズ鏡筒の断面図である。図１及び図２を用いてレンズ鏡筒の全体構成を説明する。本実施の形態のレンズ鏡筒として、デジタルカメラ等の撮像装置に一体に組み込まれたものを例示する。しかし、レンズ鏡筒は、撮像装置の本体に対して着脱可能な、いわゆる交換レンズとして構成されてもよい。

図１に示すように、レンズ鏡筒は、１群鏡筒２０、前部鏡筒１、２群鏡筒２、第１の３群鏡筒３、４群鏡筒４、撮像素子保持枠５、後部鏡筒６、フォーカスセンサ７、光量調節装置８、ズーム駆動モータ９、ズームラック１０、ズームセンサ１１を有する。レンズ鏡筒はまた、フォーカス駆動モータ１２（第１の駆動手段）、フォーカスラック１３、ビス１４、第１のガイドバー１７、フィルタ枠１８（保持部）、レンズフレキシブル基板２２、赤外カットフィルタ２３（第２の光学素子）、第２のガイドバー３６を有する。レンズ鏡筒はまた、第３のガイドバー３７、第４のガイドバー３８、第２の３群鏡筒２１、フィルタ枠駆動モータ２４（第２の駆動手段）、ローパスフィルタ２５（図２）、センサーラバー２６（図２）、撮像素子２７、センサプレート２８を有する。レンズ鏡筒はまた、第２のビス３９、第３のビス４０、第４のビス４１、第５のビス４２、第６のビス４３、第７のビス４４、第８のビス４５を有する。なお、ズーム駆動モータ９（以下、Ｚモータ９と記す）及びフォーカス駆動モータ１２（以下、Ｆモータ１２と記す）はいずれもステッピングモータである。

１群鏡筒２０はレンズ保持部を備えており、第１レンズ群３１を接着または熱カシメにより固定保持し、前部鏡筒１にビス１４により取り付けられる。４群鏡筒４は第４レンズ群３４（第１の光学素子）を保持し、４群鏡筒４にフォーカスラック１３が取り付けられている。第３のガイドバー３７は１群鏡筒１と後部鏡筒６とに支持される。第４のガイドバー３８は第１の３群鏡筒３と後部鏡筒６とに支持される。４群鏡筒４のスリーブ部４ｂ、Ｕ溝部４ｃが、それぞれ第３のガイドバー３７、第４のガイドバー３８によりガイドされる。これらのガイドにより、４群鏡筒４は光軸方向（光軸Ｃ（図２）に平行な方向）以外の方向への移動を規制される。Ｆモータ１２は後部鏡筒６に第４のビス４１により取り付けられ、Ｆモータ１２のシャフトにフォーカスラック１３が螺合されている。以上の構成により、Ｆモータ１２の駆動により４群鏡筒４は光軸Ｃ方向へ移動してフォーカシングを行う。このとき、第５のビス４３により後部鏡筒６に取り付けられたフォーカスセンサ７により２群鏡筒２のリセット原点位置の規定がされる。Ｆモータ１２は、第４レンズ群３４を含んだ４群鏡筒４を駆動する第１の駆動手段である。

２群鏡筒２は第２レンズ群３２を保持しており、２群鏡筒２にはズームラック１０が取り付けられている。第１のガイドバー１７は１群鏡筒１と後部鏡筒６とに両端を保持され、第２のガイドバー３６は１群鏡筒１と第１の３群鏡筒３とに両端を保持されている。２群鏡筒２のスリーブ部２ｂ及びＵ溝部２ｃが第１のガイドバー１７及び第２のガイドバー３６によりガイドされている。これにより、２群鏡筒２は光軸方向以外の方向への移動を規制され、Ｚモータ９に駆動されて光軸方向へ移動する。Ｚモータ９は後部鏡筒６に第３のビス４０により取り付けられており、Ｚモータ９のシャフト部にはズームラック１０が螺合されている。ズームセンサ１１は２群鏡筒２のリセット原点位置を検出するセンサである。ズームセンサ１１の検出信号により２群鏡筒２の移動量が決定され、Ｚモータ９が２群鏡筒２を駆動してズーム変更を行う。ズームセンサ１１は第５のビス４２により後部鏡筒６に取り付けられている。

第１の３群鏡筒３は第３レンズ群３３と第２の３群鏡筒２１とを保持し、後部鏡筒６に保持されている。光量調節装置８は第１の３群鏡筒３に固定され、内蔵している羽根を移動させることにより光軸上の開口径を調節し、撮像素子２７に入射する光量を調節する。レンズフレキシブル基板２２は、Ｆモータ１２、Ｚモータ９、光量調節装置８、フォーカスセンサ７、ズームセンサ１１への信号及び電流の入力を行う。撮像素子保持枠５には撮像素子２７を有するユニットが取り付けられる。ローパスフィルタ２５（図２）は、撮像素子２７に入る光線の高周波波長の光線を除去する。光線の高周波数成分を除去することで、撮影画像に一般的に偽色と呼ばれるモアレが発生するのが防止される。センサーラバー２６（図２）は、ローパスフィルタ２５と撮像素子２７との間にゴミ等の異物が入らないようにして撮影画像に異物が写りこむのを防止する。センサプレート２８は撮像素子２７を保持し、撮像素子保持枠５に保持されている。撮像素子２７は撮像光学系を通して被写体像を取り込む。撮像光学系は、第１レンズ群３１、第２レンズ群３２、第４レンズ群３４及び第３レンズ群３３で構成される。

図３（ａ）、（ｂ）は、赤外カットフィルタ２３を保持したフィルタ枠１８周りの構造を示す図である。光軸Ｃ方向における被写体側を前側とすると、図３（ａ）、（ｂ）は後側から見た図である。赤外カットフィルタ２３は、赤外光を除去する光学フィルタであり、フィルタ枠１８に保持される。図３（ａ）、（ｂ）では撮像素子保持枠５及び撮像素子２７を不図示にしている。図３（ａ）では、赤外カットフィルタ２３が撮像光学系の光軸Ｃ上、すなわち光路上に挿入された状態を示し、図３（ｂ）では赤外カットフィルタ２３が光路上から抜き去られた（退避した）状態を示している。フィルタ枠１８は、フィルタ枠駆動モータ２４（以下、枠モータ２４と記す）により駆動されて、赤外カットフィルタ２３を保持した状態で光軸Ｃと異なる方向、具体的には光軸Ｃに略直交する方向へ移動可能となっている。Ｚ方向及びＺ方向の反対方向がフィルタ枠１８の可動方向である。枠モータ２４は、フィルタ枠１８をＺ方向及びＺ方向の反対方向へ駆動する第２の駆動手段である。

フィルタ枠１８は、光軸方向に略垂直な方向へ移動可能に後部鏡筒６に支持・ガイドされている。フィルタ枠１８の穴１８ｃには枠モータ２４のレバー２４ａから突出したピン２４ｃが遊嵌され、すなわち穴１８ｃに対してピン２４ｃがガタを保ちながら嵌っている。枠モータ２４には、レンズフレキシブル基板２２により給電され、レバー部２４ａがレバー軸２４ｂを中心に回動する。レバー部２４ａが回動すると、フィルタ枠１８は後部鏡筒６によるガイド方向（Ｚ方向に平行な方向）に沿って移動する。フィルタ枠１８は、後部鏡筒６に形成された位置決めピン６ｃに突き当たることで、Ｚ方向の反対方向への移動限界が規制される。この位置が、赤外カットフィルタ２３を光路上に挿入して撮像する場合の適正位置である（図３（ａ））。一方、図３（ａ）の状態からレバー部２４ａが反時計方向に回動するとフィルタ枠１８がＺ方向へ変位する。これにより、赤外カットフィルタ２３が光路上から退避した状態となる（図３（ｂ））。このように、枠モータ２４は、フィルタ枠１８を駆動して、赤外カットフィルタ２３を光路上に対して挿脱する。

フィルタ枠１８は、取り付け部１８ａと開口部１８ｂとを有している。開口部１８ｂは貫通した穴である。赤外カットフィルタ２３の基材はガラス製である。赤外カットフィルタ２３は、フィルタ枠１８の取り付け部１８ａに周囲（四方の辺であり、Ｚ方向の両端部とＺ方向直交する方向の両端部）を受け止められてフィルタ枠１８に接着固定されている。赤外カットフィルタ２３の周囲を受けているのは、片持ち保持だと光軸Ｃに対して傾きが大きくなって解像性能等の光学性能が低下するからである。また、赤外カットフィルタ２３がガラスの板部材で構成されているのは、平面精度が高いからである。すなわち、フィルム製のフィルタでは反りや皺が発生しやすく、特に高温高湿環境下ではその傾向が大きくなる。反りや皺が発生すると、解像性能等の光学性能が低下したり、フィルタと撮像面や各レンズ面との相互反射により発生するゴーストが大きくなったり、異形の形状となったりと、違和感の大きいものとなる可能性がある。そこで、反りや皺が発生しにくいガラス製のフィルタが採用されている。

図４（ａ）〜（ｄ）は、レンズ鏡筒における４群鏡筒４及びフィルタ枠１８付近の断面図である。上述したように、設計上、光軸方向における位置に関しては、フィルタ枠１８は不変であるが４群鏡筒４は可変である。例えば４群鏡筒４は、後方（４群鏡筒４から見て撮像素子２７のある方向）へ移動する。すると、４群鏡筒４に保持された第４レンズ群３４とフィルタ枠１８とが光軸方向に略直交する方向から見て重なるオーバーラップ状態となるまで４群鏡筒４がフィルタ枠１８に接近することが可能である。具体的には、オーバーラップ状態とは、光軸Ｃに直交する方向（フィルタ枠１８の可動方向であるＺ方向）から見て４群鏡筒４（第４レンズ群３４を含む）とフィルタ枠１８（赤外カットフィルタ２３を含む）の両者が重なる領域がある状態である。言い換えれば、オーバーラップ状態とは、４群鏡筒４とフィルタ枠１８の相対的な位置を制御しないと干渉する場合が有る状態である。図４（ａ）、（ｄ）では両者がオーバーラップ状態となっている。図４（ｂ）、（ｃ）では、両者が光軸方向に離間しているのでオーバーラップ状態となっていない。

具体的には、図４（ａ）、（ｄ）に示す状態では、第４レンズ群３４の撮像素子２７側へ最も出っ張った端位置３４ａは、光軸方向において、フィルタ枠１８のフィルタ保持部の前側の端面１８ｄよりも後側（撮像素子２７の側）に位置している。図４（ｂ）、（ｃ）に示す状態では、光軸方向において、第４レンズ群３４の端位置３４ａは端面１８ｄよりも前側（撮像素子２７側とは反対の側）に位置している。

一方、光軸Ｃに直交する方向（Ｚ方向）に関しては、設計上、フィルタ枠１８は可変であるが４群鏡筒４は不変である。図４（ａ）、（ｂ）は、赤外カットフィルタ２３が光路上にある挿入状態を示し、図４（ｃ）、（ｄ）は、赤外カットフィルタ２３が光路から抜き去られた（退避あるいは退去した）退避状態を示している。

後述するカメラ制御部６５（図７）は、赤外カットフィルタ２３を光路に対して挿脱する場合、第４レンズ群３４とフィルタ枠１８の両者が上記オーバーラップ状態であるときは、一旦、第４レンズ群３４を含む４群鏡筒４を前方へ移動させる。すなわち、カメラ制御部６５は、両者がオーバーラップ状態とならない位置まで４群鏡筒４を前方へ移動させる。これにより、フィルタ枠１８の駆動時に、第４レンズ群３４を含む４群鏡筒４とフィルタ枠１８との干渉を回避することができる。そしてその後、カメラ制御部６５は、赤外カットフィルタ２３を光路に対して挿脱してから、両者がオーバーラップ状態となる位置まで４群鏡筒４を再び移動させる。

つまり、カメラ制御部６５は、挿入状態（図４（ａ））のときに赤外カットフィルタ２３を光路から退避させる場合は、４群鏡筒４を図４（ｂ）に示す位置まで移動させてから、赤外カットフィルタ２３を抜き去る（図４（ｃ））。そしてその後、カメラ制御部６５は、４群鏡筒４を図４（ｄ）に示す位置まで移動させる。一方、退避状態（図４（ｄ））のときに赤外カットフィルタ２３を光路上に挿入する場合は、４群鏡筒４を図４（ｃ）に示す位置まで移動させてから、赤外カットフィルタ２３を挿入する（図４（ｂ））。そしてその後、カメラ制御部６５は、４群鏡筒４を図４（ａ）に示す位置まで移動させる。

ところで、図４（ｂ）、（ｃ）に示す状態では、フォーカスレンズである４群鏡筒４は合焦する位置に無いが、図４（ａ）、（ｄ）では合焦する位置にある。ところが、挿入・接近状態（図４（ａ））と退避・接近状態（図４（ｄ））とでは、光軸方向における４群鏡筒４の位置が異なり、退避・接近状態（図４（ｄ））の方が撮像素子２７に近くなっている。ただし、図４（ａ）、（ｄ）のいずれの状態においても、４群鏡筒４（第４レンズ群３４を含む）とフィルタ枠１８（赤外カットフィルタ２３を含む）とは接触していない。図４（ａ）、（ｄ）で４群鏡筒４の位置が異なるのは、次の理由による。

まず、フィルタ枠１８の取り付け部１８ａには赤外カットフィルタ２３が取り付いているが、フィルタ枠１８の開口部１８ｂにはフィルタ類が取り付いておらず素通し状態となっている。従って、光路に対する赤外カットフィルタ２３の挿入状態と退避状態とでは光路長が異なってくる。また、挿入状態では撮像素子２７には可視光のみが入射する。一方、退避状態では撮像素子２７には可視光に加え赤外光も入射する。レンズの特性にもよるが、光線の波長により収差が異なる。従って、これらの要因により、撮像素子２７に入射する光線の波長により合焦する４群鏡筒４の位置が異なってくる。

図５は、４群鏡筒４及びフィルタ枠１８の斜視図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、４群鏡筒４及びフィルタ枠１８の側面図である。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図４（ｂ）、（ａ）、（ｄ）に示す状態に対応している。図５及び図６を用いて、フィルタ枠１８が衝撃等で不用意に可動方向へ移動するのを防止するための機構を説明する。

フィルタ枠１８は、端面１８ｄよりも前側（４群鏡筒４の側）へ突出した係合部である突部１８ｅを有する。４群鏡筒４は、後側（フィルタ枠１８の側）へ突出した規制部である突部４ｆを有する。４群鏡筒４とフィルタ枠１８とが接近してオーバーラップ状態となっているときには、突部１８ｅと突部４ｆとは係合し得る。

例えば、図６（ｂ）に示すような、４群鏡筒４とフィルタ枠１８とがオーバーラップ状態にあって且つ赤外カットフィルタ２３が挿入状態にあるときを考える。この状態では、フィルタ枠１８がＺ方向への力を受けたとしても、突部１８ｅと突部４ｆとが当接することで変位が規制される。一方、図６（ｃ）に示すような、４群鏡筒４とフィルタ枠１８とがオーバーラップ状態にあって且つ赤外カットフィルタ２３が退避状態にあるときを考える。この状態では、フィルタ枠１８がＺ方向の反対方向へ戻る力を受けたとしても、突部１８ｅと突部４ｆとが当接することで変位が規制される。これにより、４群鏡筒４（赤外カットフィルタ２３を含む）とフィルタ枠１８との不用意な接触が回避される。

すなわち、何らの工夫がない場合は、レンズ鏡筒に衝撃が加わったときにフィルタ枠１８が光軸Ｃに直交する方向へ移動してしまうおそれがある。４群鏡筒４がフィルタ枠１８に接近した状態でフィルタ枠１８が変位すると、フィルタ枠１８が４群鏡筒４に引っ掛かり、互いにロックされ、その後駆動しようとしても不作動となる場合があり得る。傷が付くおそれもある。突部１８ｅと突部４ｆとを設けたことで、このような不作動や損傷等の問題を回避できる。

一方、４群鏡筒４とフィルタ枠１８とが離間してオーバーラップ状態になく、赤外カットフィルタ２３を光路に対して挿脱できる状態にある位置関係にあるときには、突部１８ｅと突部４ｆとは係合し得ないようになっている。例えば、図６（ａ）に示すような、４群鏡筒４とフィルタ枠１８とがオーバーラップ状態にないときには、４群鏡筒４とフィルタ枠１８とが干渉するおそれがない。そこでこのような状態では、突部１８ｅと突部４ｆとは当接し得ないような位置関係となるよう、両者が設けられている。

図７は、撮像装置のブロック図である。撮像装置は、２群鏡筒２、４群鏡筒４、フィルタ枠１８、撮像素子２７、Ｚモータ９、Ｆモータ１２、枠モータ２４に加えて、撮像素子制御部５８、映像信号処理部５９、映像信号出力部６０を有する。撮像装置はさらに、ズーム制御部６１、フォーカス制御部６２、枠制御部６３、カメラ制御部６５、メモリ６６、操作スイッチ６７を有する。Ｚモータ９は、ズーム制御部６１からの制御信号に従って２群鏡筒２を光軸方向へ駆動し、Ｆモータ１２は、フォーカス制御部６２からの制御信号に従って４群鏡筒４を光軸方向へ駆動し、これらによってズーム動作及びフォーカス動作が行われる。枠モータ２４は、枠制御部６３からの制御信号によりフィルタ枠１８を駆動し、これにより、フィルタ枠１８に保持された赤外カットフィルタ２３が光路上に対して挿入または抜き去られる。すなわちカメラ制御部６５は、ズーム制御部６１、フォーカス制御部６２、枠制御部６３を介して、それぞれＺモータ９、Ｆモータ１２、枠モータ２４を制御し、それぞれ２群鏡筒２、４群鏡筒４、フィルタ枠１８を駆動する。カメラ制御部６５は、制御手段としての役割を果たす。

撮像に寄与する入射光は、２群鏡筒２及び４群鏡筒４を通過する。その入射光は、赤外カットフィルタ２３が光路上にある場合は赤外カットフィルタ２３を通過する一方、赤外カットフィルタ２３が光路上に無い場合はフィルタ枠１８の開口部１８ｂを通過して撮像素子２７に入射する。撮像素子２７は撮像素子制御部５８により制御され、撮像素子２７に入射した光は、映像信号処理部５９で信号処理されてカラーまたは白黒の映像信号として映像信号出力部６０から出力される。カメラ制御部６５は、映像信号処理部５９からの信号を受け取ると共に、ズーム制御部６１、フォーカス制御部６２及び枠制御部６３へ制御信号を出力する。

メモリ６６は、カメラ制御部６５を通じて、２群鏡筒２の位置情報、４群鏡筒４及びフィルタ枠１８それぞれの制御状態を記憶すると共に、予め設定された設定値を記憶する。操作スイッチ６７は、ユーザが各種指示を与えるために用いられる。例えばユーザは、操作スイッチ６７によりデイモードとナイトモードの選択指示を行える。デイモードとは、光路上に赤外カットフィルタ２３を挿入し、撮像素子２７に赤外光が入らないようにして被写体の色再現性を重視した撮影画像を得る撮影モードである。ナイトモードとは、光路上から赤外カットフィルタ２３を退避させ、撮像素子２７により多くの波長光を入射させて被写体照度を重視した撮影画像を得る撮影モードである。

図８は、モード処理のフローチャートである。このフローチャートの処理は、カメラ制御部６５が備えるＲＯＭ等の記憶部に格納されたプログラムをカメラ制御部６５が備えるＣＰＵが読み出して実行することにより実現される。この処理は、撮像装置の電源がオンにされると開始される。

まず、ステップＳ８０１にて、カメラ制御部６５は、操作スイッチ６７の操作による撮影モードの選択を受け付け、デイモードまたはナイトモードを選択する。次にステップＳ８０２では、カメラ制御部６５は、現在の撮影モードと選択された撮影モードに応じて、フィルタ枠１８の駆動が必要か否かを判別する。具体的には、現在の撮影モードと選択された撮影モードとが同じであれば、赤外カットフィルタ２３を挿脱する必要がないので、フィルタ枠１８の駆動が不要と判別される。一方、現在の撮影モードがデイモードで撮影モードがナイトモードである場合は、光路上から赤外カットフィルタ２３を退避させる必要があるので、フィルタ枠１８の駆動が必要と判別される。また、現在の撮影モードがナイトモードで撮影モードがデイモードである場合は、光路上に赤外カットフィルタ２３を挿入する必要があるので、フィルタ枠１８の駆動が必要と判別される。

ステップＳ８０２の判別の結果、フィルタ枠１８の駆動が不要であれば処理はステップＳ８０１に戻る一方、フィルタ枠１８の駆動が必要であれば、処理はステップＳ８０３に進む。ステップＳ８０３では、カメラ制御部６５は、第４レンズ群３４とフィルタ枠１８とが光軸方向に略直交する方向から見て重なるオーバーラップ状態となっているか否かを判別する。これは、ステッピングモータであるＦモータ１２のパルス数によって判別され、パルス数が予め定めた範囲内にあるかどうかでオーバーラップ状態であるかどうかが判別される。なお、光軸方向における４群鏡筒４の位置を検知するセンサを設け、４群鏡筒４の位置が所定範囲内にあるか否かでオーバーラップ状態であるかどうかが判別されるようにしてもよい。なお、判断のための上記パルス数または上記所定範囲を示す値は、メモリ６６に記憶されている。

ステップＳ８０３の判別の結果、第４レンズ群３４とフィルタ枠１８とがオーバーラップ状態となっていない場合は、その状態のままフィルタ枠１８を変位させても４群鏡筒４と干渉するおそれがない。そこでカメラ制御部６５は、枠制御部６３を制御して枠モータ２４を動作させ、選択された撮影モードに応じた方向へフィルタ枠１８を変位させて赤外カットフィルタ２３を挿脱する（ステップＳ８０７）。すなわち、カメラ制御部６５は、ナイトモードからデイモードへ切り替える場合は、光路上に赤外カットフィルタ２３を挿入するようフィルタ枠１８を変位させる。また、カメラ制御部６５は、デイモードからナイトモードへ切り替える場合は、光路上から赤外カットフィルタ２３を退避させるようフィルタ枠１８を変位させる。その後、図８の処理は終了する。

一方、ステップＳ８０３の判別の結果、第４レンズ群３４とフィルタ枠１８とがオーバーラップ状態となっている場合は、その状態のままでフィルタ枠１８を変位させると４群鏡筒４と干渉するおそれがある。そこでカメラ制御部６５は、処理をステップＳ８０４に進め、光軸方向において４群鏡筒４を撮像素子２７から離間させる方向（前方）へ駆動する。すなわちまず、カメラ制御部６５は、メモリ６６に記憶された設定値をフォーカス制御部６２にて呼び出す。そしてカメラ制御部６５は、呼び出した設定値に相当する分だけ４群鏡筒４が移動するよう、フォーカス制御部６２から制御信号を出力させてＦモータ１２を動作させる。これにより、４群鏡筒４は、フィルタ枠１８に対してオーバーラップ状態とならない所定の位置まで移動する。次に、ステップＳ８０５では、カメラ制御部６５は、ステップＳ８０７と同様に、枠制御部６３を制御して枠モータ２４を動作させ、選択された撮影モードに応じた方向へフィルタ枠１８を変位させて赤外カットフィルタ２３を挿脱する。

次に、ステップＳ８０６では、カメラ制御部６５は、光軸方向において４群鏡筒４を撮像素子２７に近接させる方向（後方）へ駆動する。これによる４群鏡筒４の移動後の位置は、ステップＳ８０４で移動させる前の４群鏡筒４の位置とは異なる。上述したように、撮像素子２７に入射する光線の波長により、合焦する４群鏡筒４の位置が異なる。そのため、デイモードからナイトモードへ切り替わる場合と、ナイトモードからデイモードへ切り替わる場合とで、赤外カットフィルタ２３の挿脱前後の４群鏡筒４の適切な位置が異なる。赤外カットフィルタ２３の挿脱後の４群鏡筒４の位置は、上記特許文献１に記載されたような、可視光環境か赤外光環境かによるフォーカスレンズの位置補正量を考慮して定められる。カメラ制御部６５は、目標となる４群鏡筒４の位置は、ステップＳ８０６の処理の中で演算して決定してもよいが、赤外カットフィルタ２３の挿脱前後における４群鏡筒４の位置の対応関係をメモリ６６に予め記憶しておき、その対応関係に基づき決定してもよい。その後、図８の処理は終了する。

このように、フィルタ枠１８を可動方向へ駆動しようとした場合に、フィルタ枠１８と干渉するような位置に４群鏡筒４が位置する場合は、干渉しない位置まで４群鏡筒を移動させてからフィルタ枠１８を駆動する。

本実施の形態によれば、カメラ制御部６５は、赤外カットフィルタ２３を撮像光学系の光路上に対して挿脱する。その場合にカメラ制御部６５は、光軸方向に略直交する方向から見て４群鏡筒４（第４レンズ群３４を含む）とフィルタ枠１８（赤外カットフィルタ２３を含む）の両者がオーバーラップ状態であるかどうかを判断する。そしてカメラ制御部６５は、両者がオーバーラップ状態であるときはオーバーラップ状態とならない位置まで第４レンズ群３４を移動させてから赤外カットフィルタ２３を光路に対して挿入または抜き去る。これにより、フィルタ枠１８と４群鏡筒４とを光軸方向においてかなり近い位置に配置する設計を採用しても干渉を回避でき、レンズ鏡筒の長さを短く設計するのに有利となる。すなわち、赤外カットフィルタ２３の挿脱機構を有しながら、レンズ鏡筒の小型化に寄与する。よって、赤外カットフィルタ２３を使用するモードと使用しないモードとを実現すると共に、光軸方向のサイズをコンパクトにすることができる。

また、カメラ制御部６５は、赤外カットフィルタ２３を光路に対して挿入または抜き去った後、上記両者がオーバーラップ状態となる位置まで４群鏡筒４を移動させる。その際、カメラ制御部６５は、選択後の撮影モードに応じて、赤外カットフィルタ２３の挿脱前とは異なる位置に第４レンズ群３４を移動させる。これにより、デイモードとナイトモードのそれぞれに対応する合焦位置に速やかに第４レンズ群３４を移動させることができる。

また、上記両者がオーバーラップ状態であるときは、フィルタ枠１８の突部１８ｅと４群鏡筒４の突部４ｆとの係合によって、赤外カットフィルタ２３は、光路に対する挿脱状態を変化させる方向への変位を規制される。これにより、フィルタ枠１８の不用意な変位によって４群鏡筒４とフィルタ枠１８とが干渉することを回避することができる。

なお、本実施の形態では、撮像光学系の光軸方向に駆動される第１の光学素子としてフォーカスレンズである第４レンズ群３４を例示したが、フォーカスレンズに限定されない。また、光軸に略直交する方向へ駆動される保持部として赤外カットフィルタ２３を保持するフィルタ枠１８を例示したが、赤外カットフィルタ２３のフィルタ種類は赤外光除去フィルタに限定されない。従って、光軸方向に移動可能な第１の光学素子及びそれの保持部と、挿脱される第２の光学素子及びそれの保持部との関係で、第２の光学素子の挿脱の際に一旦、互いが干渉しない位置へ第１の光学素子を移動させる構成であればよい。

なお、フィルタ枠１８の開口部１８ｂに、赤外カットフィルタ２３とは異なる種類のフィルタを取り付けて、いずれかのフィルタが光路上に選択的に配置されるようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、レンズ鏡筒が一体に組み込まれた撮像装置に本発明を適用する例を示した。この場合、ズーム制御部６１、フォーカス制御部６２及び枠制御部６３、さらにはカメラ制御部６５のうちこれらを制御する機能については、レンズ鏡筒または撮像装置本体のいずれに配置してもよい。あるいは、いわゆる交換レンズとしてのレンズ鏡筒に本発明を適用してもよい。その場合、撮像素子２７、撮像素子制御部５８、映像信号処理部５９及び映像信号出力部６０等については撮像装置本体に設けてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

４ ４群鏡筒
１２ フォーカス駆動モータ
１８ フィルタ枠
２３ 赤外カットフィルタ
２４ フィルタ枠駆動モータ
３４ 第４レンズ群
６５ カメラ制御部

Claims (10)

1. 第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子を撮像光学系の光軸方向に駆動する第１の駆動手段と、
   第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を保持する保持部と、
   前記第２の光学素子が保持された前記保持部を前記光軸と異なる方向へ駆動する第２の駆動手段と、
   前記第２の光学素子を前記撮像光学系の光路に対して挿脱する場合、前記光軸方向に略直交する方向から見て前記第１の光学素子と前記保持部とが重なるオーバーラップ状態であるとき、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段を制御して、前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態とならない位置まで前記第１の光学素子を移動させてから、前記第２の光学素子を前記光路に対して挿脱する制御手段と、を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記制御手段は、前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態とならない位置まで前記第１の光学素子を移動させる場合、前記光軸方向において前記保持部から離れる方向へ前記第１の光学素子を移動させることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記制御手段は、前記第２の光学素子を前記光路に対して挿脱した後、前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態となる位置まで前記第１の光学素子を移動させることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記光軸方向における、前記第２の光学素子の挿脱の後に前記制御手段が移動させた後の前記第１の光学素子の位置は、前記第２の光学素子の挿脱の前の位置とは異なることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１の光学素子を保持する部材には規制部が設けられ、
   前記保持部には係合部が設けられ、
   前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態であるときは、前記規制部と前記係合部との係合によって、前記第２の光学素子は、前記光路に対する挿脱状態を変化させる方向への変位を規制されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記制御手段が、前記第２の光学素子を前記光路に対して挿脱するために、前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態とならない位置まで前記第１の光学素子を移動させた状態においては、前記規制部と前記係合部とは係合しないことを特徴とする請求項５に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第１の光学素子はフォーカスレンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
8. 前記第２の光学素子は赤外光除去フィルタであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
9. 撮像光学系の光軸方向に移動可能な第１の光学素子と、
   第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を保持し、前記光軸と異なる方向へ移動可能な保持部と、を有するレンズ鏡筒の制御方法であって、
   前記第２の光学素子を前記撮像光学系の光路に対して挿脱する場合、前記光軸方向に略直交する方向から見て前記第１の光学素子と前記保持部とが重なるオーバーラップ状態であるとき、前記第１の光学素子と前記保持部とが前記オーバーラップ状態とならない位置まで前記第１の光学素子を移動させてから、前記第２の光学素子を前記光路に対して挿脱することを特徴とするレンズ鏡筒の制御方法。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする撮像装置。
    
    

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