JP2023012085A - 光学機器、及びカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】沈胴状態においても、原点等の検出が可能な光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器であって、光学系を保持する保持枠と、被検出部を有する中間部材と、中間部材を光学系の光軸に沿った方向に移動させる駆動部と、保持枠を中間部材に対して光軸に沿った方向に付勢する付勢部材と、被検出部を検出する検出部と、を有し、付勢部材の付勢力に従って保持枠の一部を中間部材の一部に当接させる第１の状態と、付勢部材の付勢力に抗して保持枠を中間部材から離間させる第２の状態と、を備え、第１の状態、第２の状態のいずれであっても、駆動部は中間部材を光軸に沿った方向に移動可能とし、少なくとも第２の状態において、検出部は被検出部を検出可能としたことを特徴とする。
【選択図】図１１

Description

本発明は、光学機器、及びカメラシステムに関する。

近年のデジタルカメラ、ビデオカメラ及び交換レンズ等の光学機器では、持ち運び時の携帯性の向上が求められており、沈胴機構の採用によって、特に非撮影時における小型化が図られることがある。沈胴機構とは、撮影が可能な状態から撮影が制限された沈胴状態へ移行する際に、レンズ群同士の間隔を狭めることで、光学機器の光軸方向における全長短縮を実現するものである。

特許文献１には、沈胴機構の一例として、撮影が制限される沈胴状態において、特にフォーカス群の移動範囲を狭めることで、全長を短縮したデジタルカメラが開示されている。特許文献１に記載されている沈胴機構は、フォーカス群と、フォーカスモータの回転駆動力を光軸方向の推進力へと変換する伝達部材（送りねじ）と、フォーカス群を伝達部材へ付勢する付勢バネと、を備えている。そして、撮影が可能な状態においては、フォーカス群と伝達部材とを当接させて一体的に移動させる。これに対し、撮影が制限される沈胴状態においては、付勢力に逆らって、フォーカス群を伝達部材から離間させることで、フォーカス群の移動範囲を狭める構成となっている。

一般的に採用されるフォーカスモータは、相対的な駆動量の制御に限られる。そのため、フォーカス群の駆動制御には、原点位置の検出処理（リセット処理）が必要となる。そこで特許文献１では、遮光部と、光学検出手段と、を備え、フォーカス群の移動によって透過状態と遮光状態とを遷移させて、原点位置を検出する構成となっている。

特許第４６８３７９５号公報

しかしながら、例えば交換レンズの場合、カメラ本体から機械的に取り外されたり、電源であるバッテリーを抜かれたりして、突然通電が中断されると、フォーカス群は通電中断時の位置のまま保持されて検出不能となる。こうしたフォーカス群の現在位置が不定な状態では、撮影を開始するよりも前に、まず一度フォーカス群の原点検出処理を実行しなければならない。

一方で、特許文献１のように、フォーカス群の移動範囲を狭めるような沈胴機構を採用すると、フォーカス群の移動が制限されるため、撮影が可能な状態への移行が完了してからでないと、原点検出処理を実行することができない。すなわち、撮影が制限された沈胴状態から撮影が可能な状態へ移行した際に、フォーカス群の原点検出処理の時間を余分に要してしまうため、撮影機会の損失に繋がる恐れがある。

そこで本発明は、例えば沈胴状態においても、原点等の検出が可能な光学機器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、本発明の一側面としての光学機器は、光学系を保持する保持枠と、被検出部を有する中間部材と、中間部材を光学系の光軸に沿った方向に移動させる駆動部と、保持枠を中間部材に対して光軸に沿った方向に付勢する付勢部材と、被検出部を検出する検出部と、を有し、付勢部材の付勢力に従って保持枠の一部を中間部材の一部に当接させる第１の状態と、付勢部材の付勢力に抗して保持枠を中間部材から離間させる第２の状態と、を備え、第１の状態、第２の状態のいずれであっても、駆動部は中間部材を光軸に沿った方向に移動可能とし、少なくとも第２の状態において、検出部は被検出部を検出可能としたことを特徴とする。

本発明によれば、例えば沈胴状態においても、原点等の検出が可能な光学機器を提供することを目的とする。

実施例に係る交換レンズ及びカメラ本体の正面斜視図及び背面斜視図である。 実施例に係る交換レンズ及びカメラ本体の構成を示すブロック図である。 実施例に係る交換レンズ（撮影時の広角端）の断面図である。 実施例に係る交換レンズ（撮影時の望遠端）の断面図である。 実施例に係る交換レンズ（非撮影時の沈胴端）の断面図である。 実施例に係る沈胴機構の斜視図及び分解斜視図である。 実施例に係る沈胴機構の正面図である。 実施例に係る沈胴機構の望遠端至近状態を示す断面図である。 実施例に係る沈胴機構の沈胴端を示す断面図である。 実施例に係る望遠端のフォーカス群の保持構造を示す斜視図である。 実施例に係る沈胴端のフォーカス群の保持構造を示す斜視図である。 実施例に係るレンズマウントの正面斜視図である。 実施例に係る広角端のフォーカス群を沈胴端に移動させた断面図である。 実施例に係る望遠端のフォーカス群を沈胴端に移動させた断面図である。 実施例に係る原点検出処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。各図面を通して同一符号は、同一または対応部分を示すものである。尚、本実施例では光学機器の一例である交換レンズについて説明するが、他にもレンズ一体型カメラなど、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

＜実施例＞
図１は、本実施例に係る交換レンズ（光学機器）１０１と、交換レンズ１０１が着脱可能に装着されるカメラ（以下、カメラ本体という）１の外観を示している。カメラ本体１は、例えばデジタルカメラである。図１（Ａ）と図１（Ｂ）は、それぞれ正面側（被写体側）と背面側（撮像面側）を示す斜視図である。本実施例では、図１（Ａ）に示すように、交換レンズ１０１が収容する撮像光学系の光軸が延びる方向（光軸に沿った方向）である光軸方向をＸ軸方向とし、これに直交する方向をＺ軸方向（水平方向）及びＹ軸方向（垂直方向）とする。以下、Ｚ軸方向とＹ軸方向をまとめてＺ／Ｙ軸方向とも記す。また、Ｚ軸回りの回転方向をピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向とし、Ｙ軸回りの回転方向をヨー（Ｙａｗ）方向とする。ピッチ方向とヨー方向（以下、まとめてピッチ／ヨー方向とも記す）は、互いに直交するＺ軸とＹ軸である２軸回りでの回転方向である。

図１に示すカメラ本体１のうち正面から見て左側（背面から見て右側）の部分には、ユーザがカメラ本体１を手で把持するためのグリップ部２が設けられている。また、カメラ本体１の上面部には、電源操作部３が配置されている。カメラ本体１が電源オフ状態にあるときにユーザが電源操作部３をオン操作すると、通電が開始されてカメラ本体１が電源オン状態となり、フォーカス群の原点検出処理などのコンピュータプログラムが実行されて、撮影待機状態となる。

さらに、カメラ本体１が電源オフ状態であっても、交換レンズ１０１が機械的及び電気的に接続されたことを検出して、カメラ本体１から交換レンズ１０１へ通電を開始し、フォーカス群の原点検出処理を実行するカメラシステムでもある。そして、この場合、カメラ本体１が電源オン状態にあるときにユーザが電源操作部３をオフ操作すると、カメラ本体１が電源オフ状態となる。

さらに、カメラ本体１の上面部には、モードダイアル４、レリーズボタン５及びアクセサリシュー６が設けられている。モードダイアル４をユーザが回転操作することで、撮影モードを切り替えることができる。撮影モードには、シャッタ速度や絞り値等の撮影条件をユーザが任意に設定可能なマニュアル静止画撮影モード、自動で適正な露光量が得られるオート静止画撮影モード及び動画の撮影を行うための動画撮影モードが含まれる。また、レリーズボタン５をユーザが半押し操作することで、オートフォーカスや自動露出制御等の撮影準備動作を指示することができ、全押し操作することで撮影を指示することができる。アクセサリシュー６には、例えば外部フラッシュ等の照明または発光装置のアクセサリ（カメラアクセサリ）が脱着可能に装着される。

交換レンズ１０１は、カメラ本体１に設けられたカメラマウント７に機械的及び電気的に接続可能なレンズマウント１０２を備える。交換レンズ１０１内には、被写体からの光を結像させて被写体像を形成する撮像光学系が収容されている。交換レンズ１０１の外周には、ユーザ操作により光軸を中心として回転可能なズーム操作環（操作部材）１０３が設けられている。ズーム操作環１０３がユーザによって回転操作されると、撮像光学系を構成するズーム群が、広角端から望遠端までの範囲で、ズーム操作環１０３の角度に対応した所定の使用位置へと移動する。こうしてユーザは、所望の画角での撮影が可能となる。また、詳しくは後述するが本実施例では、ズーム操作環１０３を望遠端から広角端まで回転操作した先に、さらに撮影が制限される沈胴端が設けられている。沈胴端は、交換レンズ１０１が最も沈胴する位置である。

図１（Ｂ）に示すように、カメラ本体１の背面には、背面操作部８と表示部９とが設けられている。背面操作部８は、様々な機能が割り当てられた複数のボタンやダイアルを含む。カメラ本体１の電源がオン状態であり、静止画または動画撮影モードが設定されているとき、表示部９には、後述する撮像素子により撮像されている被写体像のスルー画像が表示される。また、表示部９には、シャッタ速度や絞り値等の撮影条件を示す撮影パラメータが表示され、ユーザはその表示を見ながら背面操作部８を操作することによって、撮影パラメータの設定値を変更することが可能である。背面操作部８は、記録された撮影画像の再生を指示するための再生ボタンを含み、再生ボタンをユーザが操作することで、撮影画像が表示部９に再生表示される。尚、表示部９をタッチパネル式として背面操作部８と同様の機能を有するようにしてもよい。

図２は、交換レンズ１０１及びカメラ本体１の電気的及び光学的な構成を示すブロック図である。カメラ本体１は、カメラ本体１と交換レンズ１０１に電力を供給する電源部１０と、前述した電源操作部３、モードダイアル４、レリーズボタン５、背面操作部８及び表示部９のタッチパネル機能を含む操作部１１とを有する。本実施例におけるカメラ本体１及び交換レンズ１０１の全体のシステムとしての制御は、カメラ本体１に設けられたカメラ制御部１２と交換レンズ１０１に設けられたレンズ制御部１０４とがお互いに連携することによって行われる。尚、カメラ制御部１２及びレンズ制御部１０４の夫々にカメラ本体１及び交換レンズ１０１を夫々制御するためのコンピュータを内蔵させ、両者を連携動作させることによってカメラ本体１及び交換レンズ１０１の全体のシステムを制御する。

カメラ制御部１２は、記憶部１３に格納されているコンピュータプログラムを読み出して実行する。その際、カメラ制御部１２は、レンズマウント１０２に設けられた電気接点１０５の通信端子を介して、レンズ制御部１０４と各種制御信号やデータ等の通信を行う。電気接点１０５は、前述した電源部１０からの電力を交換レンズ１０１に供給する電源端子を含む。

交換レンズ１０１が有する撮像光学系は、ズーム操作環１０３と連結し、光軸方向に移動して画角を変更するズーム群１１０と、防振素子としてのシフトレンズを含むレンズ防振群１１２を有する。レンズ防振群１１２は、光軸に対して直交するＺ／Ｙ軸方向に移動（シフト）することで像振れを低減する。また、撮像光学系は、光量調節動作を行う、絞り群３０１と、光軸方向に移動して焦点調節（焦点調整）を行うフォーカスレンズを含むフォーカス群１１４を有する。さらに、交換レンズ１０１は、レンズ防振群１１２を移動させる防振駆動部２０１、絞り群３０１を駆動する絞り駆動部３０２、及びフォーカス群１１４を移動させるフォーカス駆動部４０１を有する。

カメラ本体１は、シャッタユニット１４、シャッタ駆動部１５、撮像素子１６、画像処理部１７、及び前述したカメラ制御部１２を有する。シャッタユニット１４は、交換レンズ１０１内の撮像光学系で結像され、撮像素子１６で露光される光の量を制御する。撮像素子１６は、撮像光学系により形成された被写体像を光電変換して撮像信号を出力する。画像処理部１７は、撮像信号に対して各種画像処理を行った後、画像信号を生成する。表示部９は、画像処理部１７から出力された画像信号（スルー画像）を表示したり、前述したように撮影パラメータを表示したり、記憶部１３や不図示の記録媒体に記録された撮影画像を再生表示したりする。

カメラ制御部１２は、操作部１１における撮影準備操作（例えば、レリーズボタン５の半押し操作など）に応じて、フォーカス駆動部４０１を制御する。例えば、オートフォーカスの動作が指示された場合、焦点検出部１８は、画像処理部１７で生成された画像信号を基に、撮像素子１６で結像される被写体像の焦点状態を判定し、焦点信号を生成してカメラ制御部１２に送信する。それと共に、フォーカス駆動部４０１は、フォーカス群１１４の現在位置に関する情報をカメラ制御部１２に送信する。カメラ制御部１２は、被写体像の焦点状態とフォーカス群１１４の現在位置とを比較し、そのずれ量からフォーカス駆動量を算出してレンズ制御部１０４に送信する。そして、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１を介してフォーカス群１１４を光軸方向の目標位置まで移動させ、被写体像の焦点ずれを補正する。

詳しくは後述するが、フォーカス駆動部４０１は、アクチュエータとして機能するフォーカスモータ４０１ａと、フォーカス群１１４の原点位置を検出するフォトインタラプタ１４８とを備える。本実施例では、フォトインタラプタ１４８は検出部として機能する。一般的に、フォーカスモータとして、アクチュエータの一種であるステッピングモータが採用されることが多い。しかしながら、ステッピングモータは、相対的な駆動量しか制御することができないため、カメラ本体１の電源オフ状態においては、フォーカス群１１４の現在位置が不定となる。この場合、フォーカス群１１４の現位置を検出することができない。

また、カメラ本体１が電源オン状態のままであっても、交換レンズ１０１をカメラ本体１のカメラマウント７から機械的に取り外すなどして、交換レンズ１０１への通電が中断してしまった場合を想定する。この場合には、フォーカス群１１４は通電中断時の位置のまま保持されて検出不能となってしまう。

こうしたフォーカス群１１４の現在位置が不定な状態から、ユーザが電源操作部３をオン操作した場合には、撮影待機状態に至るよりも前に、まず一度、フォーカス群１１４を原点位置まで移動させて、原点検出処理を実行しなければならない。

尚、フォーカスモータ４０１ａとして、エンコーダを備えるＤＣモータや超音波モータ、またはサーボモータ等を採用してもよい。また、フォトインタラプタ１４８は発光部から発せられた光を受光部にて直接受光するものであるが、これに代わって、反射面からの反射光を受光するフォトリフレクタや、導電パターンに接触して電気的に信号を検出するブラシを検出部として用いてもよい。

また、カメラ制御部１２は、操作部１１から受けた絞り値やシャッタ速度の設定値に応じて、絞り駆動部３０２及びシャッタ駆動部１５を介して、絞り群３０１及びシャッタユニット１４の駆動を制御する。例えば、自動露出制御の動作が指示された場合、カメラ制御部１２は、画像処理部１７で生成された輝度信号を受信して測光演算を行う。この測光演算結果をもとに、カメラ制御部１２は、操作部１１における撮影指示操作（レリーズボタン５の全押し操作など）に応じて、絞り駆動部３０２を制御する。それとともに、カメラ制御部１２は、シャッタ駆動部１５を介してシャッタユニット１４の駆動を制御し、撮像素子１６による露光処理を行う。

カメラ本体１は、ユーザの手振れ等による像振れを検出可能な振れ検出手段として、ピッチ振れ検出部１９とヨー振れ検出部２０を有する。ピッチ振れ検出部１９とヨー振れ検出部２０はそれぞれ、角速度センサ（振動ジャイロ）や角加速度センサを用いて、ピッチ方向（Ｚ軸回りの回転方向）及びヨー方向（Ｙ軸回りの回転方向）の像振れを検出して振れ信号を出力する。

カメラ制御部１２は、ピッチ振れ検出部１９からの振れ信号を用いてレンズ防振群１１２のＹ軸方向でのシフト位置を算出する。同様にカメラ制御部１２は、ヨー振れ検出部２０からの振れ信号を用いてレンズ防振群１１２のＺ軸方向でのシフト位置を算出する。そして、カメラ制御部１２は、算出したピッチ／ヨー方向のシフト位置に応じて、防振駆動部２０１を介してレンズ防振群１１２をＺ／Ｙ軸方向の目標位置まで移動させ、露光中やスルー画像表示中の像振れを低減する。

交換レンズ１０１は、撮像光学系の画角を変更するためのズーム操作環１０３と、そのズーム操作環１０３の角度を検出するズーム検出部１０６を有する。ズーム検出部１０６は、ユーザが操作するズーム操作環１０３の角度を絶対値として検出するものであり、例えば抵抗式のリニアポテンショメータを用いて構成される。ズーム検出部１０６によって検出された画角に関する情報は、レンズ制御部１０４に送信され、前述したカメラ制御部１２による各種の制御に反映される。また一方で、こうした各種の情報の一部は、撮影画像とともに記憶部１３や不図示の記録媒体に記録される。

次に、図３と図４と図５を用いて、交換レンズ１０１における主要な構成部品の位置関係について説明する。図３と図４と図５は、光軸を含むＸＹ平面上の断面図であり、ここで示される中心線は、撮像光学系によって決定される光軸と略一致するため、以下では光軸と同義とする。図３は、ズームにおける短焦点側の広角端を示す図であり、図４は、ズームにおける長焦点側の望遠端を示している。

図３と図４は、いずれも、交換レンズ１０１の撮像光学系が撮影可能位置にある状態（撮影が可能な状態）である。一方、図５は、非撮影時における交換レンズ１０１の撮像光学系が収納状態（沈胴位置にある状態）であることを示している。また、図５では、光軸方向に最も全長が短縮した沈胴端を示している。

図５に示す沈胴端は、図３の広角端のさらに先に設けられており、ズーム操作環１０３を一方向に回転操作することで、図５に示す沈胴端から図３に示す広角端へ、そして図３に示す広角端から図４に示す望遠端へと順番に移行する。本実施例においては、撮像光学系が可能な状態を第１の状態とし、撮像光学系が沈胴位置にある状態を第２の状態とする。尚、撮影が可能な状態とは、カメラ本体１及び交換レンズ１０１を含むカメラとしての機能がいつでも正常に動作できることを意味する。撮影が制限されるとは、カメラ本体１及び交換レンズ１０１を含むカメラとしての機能が一部正常に動作しないことを意味する。例えば、撮像光学系が沈胴位置にある状態では撮影行為自体（例えば、シャッタを押して被写体を撮影する）は可能であるが、撮影した画像がフォーカスが合っていない等の事象により全体または一部がボケた画像になってしまう場合等が考えられる。

図３と図４に示すように、本実施例では、撮像光学系の一例として六群構成を採用している。ズーム群１１０は、それぞれ広角端と望遠端とで異なる所定の使用位置へと移動して、被写体からの光を撮像素子１６に結像させる。ズーム群１１０は、第一のズーム群１１１、第二のズーム群として機能するレンズ防振群１１２、絞り群３０１、第三のズーム群１１３、第四のズーム群として機能するフォーカス群１１４、第五のズーム群１１５、第六のズーム群１１６により構成される。尚、本実施例は撮像光学系の構成を限定するものではなく、例えばレンズ防振群１１２やフォーカス群１１４は、他のズーム群として機能するものであってもよい。また、一部のレンズ群が移動可能ではなく、固定されたものであっても構わない。

直進案内筒１０７は、不図示の固定筒を介してレンズマウント１０２に固定される固定部品である。直進案内筒１０７の外周面には、等分位置に不図示のカム溝が形成されている。一方、カム筒１０８の内周側には、不図示のカムフォロアが設けられている。さらに、カム筒１０８は、不図示のキーを介してズーム操作環１０３と連結されている。ズーム操作環１０３が回転操作されると、カム筒１０８は、当該カム溝とカムフォロアとの嵌合によって、光軸を中心として回転しつつ、光軸方向へ進退する。

直進案内筒１０７には、ズーム群１１０の回転方向への移動を規制して、光軸方向への直進を案内する直進案内溝が、等分位置に形成されている。また、カム筒１０８には、ズーム群１１０に対応して、回転方向にそれぞれ異なる角度の軌跡を持つカム溝が、同じく等分位置に形成されている。一方で、ズーム群１１０には複数のカムフォロアが設けられており、各カムフォロアは、対応する直進案内溝とカム溝とに嵌合している。ユーザがズーム操作環１０３を回転操作すると、カム筒１０８が回転し、カムフォロアは直進案内溝とカム溝との嵌合によって、回転方向への移動を規制しつつ、ズーム群１１０を光軸方向へ進退させる。

本実施例の交換レンズ１０１は、詳しくは後述する沈胴機構と、レンズ防振群（第二のズーム群）１１２の退避機構とを有している。これによって、非撮影時において、ズーム群１１０をさらに背面側（撮像面側）へ繰り込むことが可能となる。これにより、交換レンズ１０１の全長短縮が実現され、交換レンズ１０１及びカメラ本体１の携帯性を高めることができる。

図３に示す広角端では、第一のズーム群１１１とレンズ防振群（第二のズーム群）１１２との間隔が広くなっており、また図４の望遠端では、第五のズーム群１１５と第六のズーム群１１６との間隔が広くなっている。こうしたそれぞれの間隔を狭め、お互いに接近した収納位置へと移動させて、光軸方向における全長を短縮させるものが沈胴機構である。図５に示すように、非撮影時の沈胴端においては、ズーム群１１０はお互いに接近した収納位置へと移動している。この状態から、例えばユーザがズーム操作環１０３を広角端まで回転操作すると、ズーム群１１０が正面側（被写体側）へ繰り出し、所定の使用位置まで移動することで、図３に示す撮影が可能な状態へと至る。

また、図３や図４に示す撮影時では、すべてのズーム群１１０が同一の光軸上に配置されているが、図５に示す非撮影時の沈胴端では、レンズ防振群（第二のズーム群）１１２が光軸に対して垂直な方向（径方向）へ退避している。図３に示す撮影が可能な広角端から、ユーザがズーム操作環１０３を沈胴端へ向けて回転操作すると、ズーム群１１０が背面側（撮像面側）への繰り込みを開始するが、それと同時にレンズ防振群（第二のズーム群）１１２が光軸から退避する。こうして生じた空間に、第一のズーム群１１１がさらに繰り込んで、お互いに干渉しないように収納されることで、図５に示すもっとも全長が短縮した状態へと至る。尚、こうしたレンズ防振群（第二のズーム群）１１２の退避機構については、これまで多くの光学機器に採用されている公知な技術であるため、説明は省略する。

図６（Ａ）は、本実施例における沈胴機構を示す斜視図である。図６（Ａ）は、本実施例の沈胴機構を構成する部材（構成部品）の斜視図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）で示している構成部品の一部を分解して示す分解斜視図である。また図７は、本実施例における沈胴機構の正面図であり、図８及び図９は、図７におけるＳ１－Ｓ１断面を示す断面図である。図８は、図４と同じ交換レンズ１０１の望遠端を示している。図９は、図５と同じ交換レンズ１０１の沈胴端を示している。

図６から図９において、後群ベース筒１１８は、フォーカスモータ４０１ａと、送りねじ（噛合部）４０１ｂと、を有するフォーカス駆動部４０１、フォーカス群１１４を保持するフォーカス群保持枠１４１、第五のズーム群１１５などを収納している。そして、広角端から望遠端までのズームの際には、これらの構成部品と一体的に光軸方向へ移動する。後群ベース筒１１８は外周に３つのカムフォロア１２０を等分位置に設けている。

カムフォロア１２０はカム筒１０８の内周に設けたテーパー状の内周カム溝に係合しており、各カムフォロア１２０のカム筒係合部１２０ａは円錐形状をしており、内周カム溝の斜面に接触（例えば、線接触）するように構成されている。また、カムフォロア１２０の案内筒係合部１２０ｂは、直進案内筒１０７に設けた直進案内溝に係合している。ズーム操作環１０３を回転操作すると、不図示のキーで連結されたカム筒１０８が回転移動し、後群ベース筒１１８がズーム操作環１０３と連動して移動する。こうして、後群ベース筒１１８が光軸方向に移動すると、図８に示す撮影が可能な状態である第１の状態から、図９に示すフォーカス群保持枠１４１の移動が制限されて撮影が制限された状態である第２の状態へと移行する。

図１０と図１１は、フォーカス群１１４の保持構造を示す斜視図である。図１０は、図４及び図８と同じ望遠端を示し、図１１は、図５及び図９と同じ沈胴端を示している。第一のガイドバー１４２は、後群ベース筒１１８に固定されている金属製の部材であり、フォーカス群保持枠１４１に形成された撮像面側の摺動穴１４１ａ、及び被写体側の摺動穴１４１ｂに係合している。同様に後群ベース筒１１８に固定された第二のガイドバー１４３は、フォーカス群保持枠１４１に設けたＵ字溝１４１ｃに係合している。これによってフォーカス群保持枠１４１は、後群ベース筒１１８に対して光軸方向に移動自在に保持されている。

本実施例ではラックホルダー（第２の中間部材）１４４、及びラック（第１の中間部材）１４６はそれぞれ中間部材として構成される。ラックホルダー１４４は、貫通穴を備えており第一のガイドバー１４２が挿入されている。ラックホルダー１４４は第一のガイドバー１４２の軸方向に移動自在に保持されており、ボス１４４ａがフォーカス群保持枠１４１に設けた長穴１４１ｄに係合することで、貫通穴回りに回転することを防止している。圧縮コイルバネ（付勢部材）１４５は、フォーカス群保持枠１４１とラックホルダー１４４との間の空間に配置されている。そして、圧縮コイルバネ１４５の一端は、フォーカス群保持枠１４１を光軸方向の撮像面側へ付勢しており、同様に他端は、ラックホルダー１４４をフォーカス群保持枠１４１の摺動穴１４１ｂ側（被写体側）へ付勢している。

ラック１４６は、フォーカス駆動部４０１の送りねじ４０１ｂに噛合しており、回転軸部１４６ａがラックホルダー１４４の嵌合穴１４４ｃに係合され、嵌合穴１４４ｃ回りの回転のみが許容されている。これによって、送りねじ４０１ｂが部品精度のばらつきで振れることがあっても、安定的にフォーカスモータ４０１ａによる回転駆動力を光軸方向の推進力へと変換することができる。また、ラックホルダー１４４はラック１４６を固定している。そのため、ラックホルダー１４４が、光軸方向に移動した場合、ラック１４６は同一の方向に一体となって（連動して）移動する。

図１２は、レンズマウント１０２を被写体側から見た斜視図である。さらに図１２は、沈胴時にフォーカス群保持枠１４１の当接部１４１ｅに突き当たる当接部１０２ａの場所を示している。図１０に示す望遠端では、圧縮コイルバネ１４５の付勢力によって端部１４４ｂと被写体側の摺動穴１４１ｂとが当接しており、ラックホルダー１４４とフォーカス群保持枠１４１は一体となって移動する。

一方、図１１に示す沈胴端では、後群ベース筒１１８が光軸方向であって、被写体側とは反対側の撮像面側へ移動することで、フォーカス群保持枠１４１に設けた当接部１４１ｅが固定部材であるレンズマウント１０２に設けた当接部１０２ａに突き当たる。そうすると、ラック１４６は、送りねじ４０１ｂに噛合して動かないため、圧縮コイルバネ１４５を縮めるようにして、フォーカス群保持枠１４１が、後群ベース筒１１８に対して移動することが可能になる。この際、圧縮コイルバネ１４５の付勢力に抗してフォーカス群保持枠１４１をラックホルダー１４４から離間させることができる。フォーカス群保持枠１４１をラックホルダー１４４から離間することで、第１の状態から第２の状態に移行する。

次に、図１３、図１４を用いてフォーカス群保持枠１４１の原点位置検出について説明する。図１３は、図３に示す広角端でのフォーカス群保持枠１４１の位置のまま沈胴状態になった場合のフォトインタラプタ１４８付近の断面図である。図１４は、図４及び図８に示す望遠端でのフォーカス群保持枠１４１の位置のまま沈胴状態になった場合の断面図である。

図１３、図１４に示すように、ラックホルダー１４４には被検出部１４４ｄを設けており、ラックホルダー１４４を光軸方向に移動させると、フォトインタラプタ１４８の透過状態と被検出部１４４ｄによる遮光状態とが遷移する。フォトインタラプタ１４８は、こうした透過状態と遮光状態とを検出し、それを基準信号として出力し、レンズ制御部１０４へ向けて送信するものである。尚、フォトインタラプタ１４８は基準信号として、遮光状態の際には、第１の信号を出力し、透過状態の際には第２の信号を出力する。そして、レンズ制御部１０４は、受信した基準信号に基づいて、ラックホルダー１４４の位置を原点位置として判定する。尚、フォトインタラプタ１４８は、交換レンズ１０１が通電状態になった場合に検出動作を開始する。

前述したように、フォーカス群保持枠１４１とラックホルダー１４４との間には圧縮コイルバネ１４５が配置されており、フォーカス群保持枠１４１に対してラックホルダー１４４を光軸方向に付勢している。従って、フォーカス群保持枠１４１の移動が制限された沈胴状態であっても、フォーカスモータ４０１ａを駆動すると、圧縮コイルバネ１４５の付勢力に逆らって、ラックホルダー１４４を光軸方向の被写体側へ移動させることができる。

一方、撮影が可能な状態では、フォーカス群保持枠１４１の当接部１４１ｅは、レンズマウント１０２の当接部１０２ａから離れている。そのため、圧縮コイルバネ１４５の付勢力によって、フォーカス群保持枠１４１の当接部１４１ｅとラックホルダー１４４の端部１４４ｂとが当接して密着し、フォーカス群保持枠１４１とラックホルダー１４４とは一体となって移動する。つまり、ラックホルダー１４４の位置を検出することができれば、撮影状態におけるフォーカス群保持枠１４１の位置を特定できる。こうして本実施例では、撮影が可能な状態である第１の状態と、撮影が制限された沈胴状態である第２の状態とのいずれであっても、被検出部１４４ｄを備えるラックホルダー１４４を介して、フォーカス群保持枠１４１の原点位置を検出可能となっている。

次に、図１３と図１４を参照して、フォトインタラプタ１４８とラックホルダー１４４の被検出部１４４ｄとの位置関係について説明する。フォトインタラプタ１４８の発光部１４８ａと被検出部１４４ｄとの光軸方向の距離が、光軸方向における被写体側に最も長くなる図１３の場合での距離をＡとする。一方、撮像面側に最も長くなる図１４の場合での距離をＢとする。本実施例では、このＡとＢとが略等しい位置関係、つまり、レンズ制御部１０４が判定するラックホルダー１４４の位置が、ラックホルダー１４４の移動範囲の略中央となるように配置されている。これによって、ズーム位置や、フォーカス位置のいかなる条件においても、原点位置の検出時間が極端に長くなることを抑制している。

図１５は、本実施例の原点検出処理に関するフローチャートを示している。図１５のフローチャートで示す各動作（処理）は、カメラ制御部１２及びレンズ制御部１０４の少なくとも一方がコンピュータプログラムを実行することによって制御される。尚、図１５は、原点検出処理の一例であって、これに限定されるものではない。

カメラ本体１から交換レンズ１０１へ通電が開始されると、まずＳ１０１において、レンズ制御部１０４が、フォトインタラプタ１４８の検出結果の情報を取得、即ち、フォトインタラプタ１４８が出力する信号の情報を取得する。この際、レンズ制御部１０４は、フォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報を取得する。本実施例においては、明の場合は、フォトインタラプタ１４８は透過判断とし第２の信号を出力する。否（暗）の場合は、フォトインタラプタ１４８は遮光状態と判断し、第１の信号を出力する。

そして、フォトインタラプタ１４８の検出結果が明であった場合は、Ｓ１０２へ進み、フォトインタラプタ１４８の検出結果が暗であった場合は、Ｓ１０６へ進む。次に、Ｓ１０２ではレンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し、ラックホルダー１４４を撮像面側（カメラ本体側）へ光軸方向に沿って高速で移動させる。レンズ制御部１０４はカメラ制御部１２からの指示を受けて動作する。その後、Ｓ１０３に進む。ここで示す高速とは、ラック１４６と送りねじ４０１ｂとの間でフォーカスモータ４０１ａの脱調が発生しない範囲内での最高速を意味する（図１３の速度１４４ｅ参照）。尚、撮影が制限された沈胴状態において、フォトインタラプタ１４８の検出結果が明となるのは、ラックホルダー１４４とフォトインタラプタ１４８とが、図１３に示すような位置関係となった場合である。

次に、Ｓ１０３では、Ｓ１０１と同様に、レンズ制御部１０４がフォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報を取得する。その結果が暗であった場合は、Ｓ１０４へ進み、明であった場合には、Ｓ１０２に戻る。次に、Ｓ１０４では、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し、ラックホルダー１４４の移動方向を反転させて、被写体側へ光軸方向に沿って低速で移動させる。その後、Ｓ１０５に進む。ここで示す低速とは、フォトインタラプタ１４８が被検出部１４４ｄの原点位置を正確に検出可能な速度を意味する（図１３の速度１４４ｆ参照）。次に、Ｓ１０５において、Ｓ１０１と同様にレンズ制御部１０４がフォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報を取得し、明となれば原点位置の検出が完了する。これにより、原点位置の検出処理（リセット処理）は完了となるため処理を終了する。暗であった場合には、Ｓ１０５に戻る。

次に、Ｓ１０６では、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し、ラックホルダー１４４を被写体側へ光軸方向に沿って高速で移動させる。その後、ステップＳ１０７に進む。ここで示す高速とは、Ｓ１０２でした説明と同様の意味である（図１４の速度１４４ｇ参照）。尚、撮影が制限された沈胴状態において、フォトインタラプタ１４８の検出結果が暗となるのは、ラックホルダー１４４とフォトインタラプタ１４８とが、図１４に示すような位置関係となった場合である。このように、カメラ制御部１２は、撮影可能な状態である第１の状態及び撮影が制限された第２の状態によらず、フォトインタラプタ１４８の検出結果（検出された信号）によって、フォーカスモータ４０１ａを制御し、ラックホルダー１４４を移動させる。そのため、撮影が制限された状態である第２の状態であっても、交換レンズ１０１が通電状態になれば原点位置の検出処理をすぐさま開始することができる。

次に、Ｓ１０７では、Ｓ１０１と同様に、レンズ制御部１０４がフォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報を取得し、その結果が明であった場合は、Ｓ１０８へ進む。暗であった場合には、ステップＳ１０６に戻る。

次に、Ｓ１０８では、Ｓ１０２と同様に、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し、ラックホルダー１４４を撮像面側へ光軸方向に沿って高速で移動させる。ここで示す高速とは、Ｓ１０２でした説明と同様の意味である（図１４の速度１４４ｈ参照）。その後、ステップＳ１０９に進む。次に、Ｓ１０９では、Ｓ１０１と同様に、レンズ制御部１０４がフォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報を取得し、その結果が暗であった場合は、Ｓ１１０へ進み、明であった場合には、ステップＳ１０８に戻る。

次に、Ｓ１１０では、Ｓ１０４と同様に、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し、ラックホルダー１４４の移動方向を反転させて、被写体側へ光軸方向に沿って低速で移動させる。ここで示す低速とは、Ｓ１０４でした説明と同様の意味である（図１４の速度１４４ｉ参照）。その後、Ｓ１１１に進む。次に、Ｓ１１１において、Ｓ１０５と同様にレンズ制御部１０４がフォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報を取得し、明となれば原点位置の検出が完了する。これにより、原点位置の検出処理（リセット処理）は完了となるため処理を終了する。暗であった場合には、Ｓ１１０に戻る。

このようにラックホルダー１４４は、フォトインタラプタ１４８の検出結果は明か否（暗）かの情報によって、光軸に沿って移動する方向が変化する。即ち、レンズ制御部１０４が検出された信号に応じてフォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し駆動する方向を変化させる。そして、第１の状態、第２の状態のいずれであっても、交換レンズ１０１が通電状態となれば、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを駆動させることでラックホルダー１４４を光軸に沿ったいずれの方向に移動可能とすることができる。したがって、第１の状態、第２の状態のいずれであっても、フォトインタラプタ１４８は、ラックホルダー１４４に設けた被検出部１４４ｄを検出することが可能となる。

以上の処理によって、ラックホルダー１４４の原点位置を検出する。ラックホルダー１４４の原点位置を検出した後は、レンズ制御部１０４は、フォーカス駆動部４０１のフォーカスモータ４０１ａを制御し、原点位置を検出する前の位置、または所定の位置（例えば広角端のフォーカス位置）にラックホルダー１４４を移動させる。また、フォトインタラプタ１４８は、上記の処理終了まで被検出部１４４ｄの検出を続ける。処理終了後は検出動作を停止する。

本実施例は、フォトインタラプタ１４８を用いて、明、暗を検出するものであるが、例えばＨｉｇｈとＬｏｗによる（例えば、明るさの度合い）任意の閾値を用いてもよい。また、より早く原点位置を検出するために、フォトインタラプタ１４８を複数設けてもよく、ラックホルダー１４４の被検出部１４４ｄを複数設けてもよい。

本実施例によれば、撮影が制限される沈胴状態である第２の状態において、フォーカス群１１４の移動が制限されていたとしても、ラックホルダー１４４を介して原点位置の検出処理を実行できる。そのため、撮影開始前に要する時間の短縮が可能となり、携帯性が高く、撮影機会の損失が抑制される交換レンズ（光学機器）１０１を提供することができる。

また、本実施例では原点位置を正確に検出可能とするために、原点位置検出の際にラックホルダー１４４を被写体側に低速で移動させているが、これに限らず、原点位置を正確に検出できれば高速で移動させるようにしてもよい。さらに、図１３、図１４の原点位置検出方法は上記したように一例であって、原点位置検出時には、ラックホルダー１４４を撮像面側（カメラ本体側）へ光軸方向に沿って低速で移動させて検出するようにしてもよい。即ち、交換レンズ１０１への電力供給後で検出結果が暗の場合、ラックホルダー１４４を被写体側へ光軸方向に沿って高速で移動させた後、撮像面側へ光軸方向に沿って低速で移動させ、原点位置を検出する。

尚、本実施例ではラックホルダー１４４に被検出部１４４ｄを設けているが、これに限らずラック１４６に少なくとも１つ以上被検出部１４４ｄを設けてもよい。そして、上記と同様の処理をするようにしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ カメラ本体
１０１ 交換レンズ
１１４ フォーカス群
１４１ フォーカス群保持枠
１４１ａ 撮像面側の摺動穴
１４１ｂ 被写体側の摺動穴
１４１ｃ Ｕ字溝
１４１ｄ 長穴
１４１ｅ 当接部
１４２ 第一のガイドバー
１４３ 第二のガイドバー
１４４ ラックホルダー
１４４ａ ボス
１４４ｂ 端部
１４４ｃ 嵌合穴
１４４ｄ 被検出部
１４５ 圧縮コイルバネ
１４６ ラック
１４６ａ 回転軸部

Claims (14)

1. 光学系を保持する保持枠と、
   被検出部を有する中間部材と、
   前記中間部材を前記光学系の光軸に沿った方向に移動させる駆動部と、
   前記保持枠を前記中間部材に対して前記光軸に沿った方向に付勢する付勢部材と、
   前記被検出部を検出する検出部と、を有し、
   前記付勢部材の付勢力に従って前記保持枠の一部を前記中間部材の一部に当接させる第１の状態と、
   前記付勢部材の前記付勢力に抗して前記保持枠を前記中間部材から離間させる第２の状態と、を備え、
   前記第１の状態、前記第２の状態のいずれであっても、前記駆動部は前記中間部材を前記光軸に沿った方向に移動可能とし、少なくとも前記第２の状態において、前記検出部は前記被検出部を検出可能としたことを特徴とする光学機器。
2. 前記第１の状態は、前記光学系が撮影可能位置にある状態であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第２の状態は、前記光学系が沈胴位置にあり、撮影が制限された状態であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
4. 前記光学系はフォーカスレンズを含み、前記駆動部は前記フォーカスレンズを前記光軸に沿った方向へ移動させることによって焦点調整が可能であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記光学機器が通電状態となった場合に、前記駆動部は前記中間部材を前記光軸に沿った方向に移動させることによって前記検出部により前記被検出部を検出することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の光学機器。
6. 前記付勢部材は、前記保持枠と前記中間部材との間に配置されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の光学機器。
7. 前記検出部は、前記被検出部を検出した場合、第１の信号を出力し、前記被検出部を検出しなかった場合前記第１の信号とは異なる第２の信号を出力し、
   前記第１の信号と前記第２の信号に基づいて前記中間部材の位置を判定する制御部を備えることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の光学機器。
8. 前記制御部が判定する前記中間部材の位置は、前記中間部材の移動範囲の略中央であることを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
9. 前記保持枠を前記光軸に沿った方向に移動可能に保持するベース筒を備え、
   前記ベース筒が前記光軸に沿った方向に移動することで、前記第１の状態から前記第２の状態へ移行することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の光学機器。
10. 前記保持枠と当接する当接部を有する固定部材を備え、
    前記ベース筒が前記光軸に沿った方向で被写体とは反対側へ移動した際に、前記当接部が前記付勢部材の前記付勢力に抗して前記保持枠を前記中間部材から離間させることを特徴とする請求項９に記載の光学機器。
11. 前記光軸を中心に径方向に回転可能な操作部材を備え、前記ベース筒は前記操作部材の回転と連動して前記光軸に沿った方向に移動することを特徴とする請求項９または１０に記載の光学機器。
12. 前記中間部材は、前記駆動部の回転軸に設けたねじと噛合する第１の中間部材と、前記第１の中間部材と係合している第２の中間部材とを含み、
    前記第２の中間部材は、前記第１の中間部材の移動と連動して前記光軸に沿った方向に移動することを特徴とする請求項１～１１のいずれか１項に記載の光学機器。
13. 前記光学機器は、交換レンズであることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の光学機器。
14. カメラマウントと電源部とを備えるカメラ本体と、
    前記カメラマウントと接続可能なレンズマウントを備える請求項１～１３のいずれか１項に記載の光学機器と、を有し、
    前記電源部は、前記カメラ本体と前記光学機器に電力を供給する、
    ことを特徴とするカメラシステム。
    
    

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