JP4351428B2 - 沈胴式レンズ鏡筒 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒に関する。特に、光学性能を保ちつつ、電源オン時のズーミング操作性が改善された沈胴式レンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影画像をすぐに確認することができるデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣと称す）が急速に普及している。このＤＳＣ用のレンズ鏡筒としては、非撮影時における携帯性を考慮し、非撮影時には鏡筒の長さが短くなる、いわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が採用されているのが一般的である。
【０００３】
図１７に、従来の沈胴式のレンズ鏡筒の分解斜視図を示す（例えば、特許文献１参照）。この沈胴式のレンズ鏡筒６０は、１つのカム筒６１により移動レンズ枠６２，６３を前後方向に移動させることにより焦点距離を変える光学系である。このカム筒６１の内周面にはカム溝６４，６５が形成され、このカム溝６４，６５が移動レンズ枠６２，６３の移動軌跡をそれぞれ決定する。移動レンズ枠６２，６３は、それぞれの外周面に設けられた３本のカムピン６２ａ，６３ａがそれぞれカム溝６４，６５と係合することにより、光軸（Ｚ軸）方向に移動する。カム筒６１は、固定筒７０の外側に設けられ、光軸の回りに回転自在である。カム筒６１の外周にはギア６６が形成され、このギア６６に駆動力伝達ギア６７が噛合される。駆動力伝達ギア６７は、減速ギアトレイン６８を介してカム筒駆動アクチュエータ６９の出力軸に連結されている。したがって、カム筒駆動アクチュエータ６９を駆動すると、その駆動力が減速ギアトレイン６８を介して駆動力伝達ギア６７に伝達されて、カム筒６１が回転される。これにより、移動レンズ枠６２，６３がそれぞれカム溝６４，６５の形状に沿って移動するので、沈胴状態から広角端を経由し、ズーミングが行われる。
【０００４】
図１８は、カム筒６１の内周面に形成されたカム溝６４，６５の展開図である。図１８に示すように、カム溝６４，６５は、沈胴位置、広角端位置、望遠端位置の順にカム筒６１の周方向に形成されている。従って、ＤＳＣの電源オン時には、移動レンズ枠６２，６３は沈胴位置から次の停止位置である広角端位置に移行して、この状態で停止した後、撮影状態となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０７５９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、次のような問題点があった。
【０００７】
従来の沈胴式レンズ鏡筒においては、減速ギアトレイン６８、カム枠（カム筒６１）を用いてズーミングを行っていたため、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化に対しては不向きであった。特に、図１８に示したように、電源オン時には、移動レンズ枠６２，６３が常に広角端位置にて停止する構成であるため、望遠端位置まで移行させるには、広角端位置からさらに変倍用レバーを操作する必要がある。したがって、シャッターチャンスを逃すなど、撮影者にとっては非常に不便である。
【０００８】
そこで本発明は、高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒であって、ズーム速度の高速化、ズーミングの操作性の向上を実現できる沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の沈胴式レンズ鏡筒は、第１レンズ群と、前記第１レンズ群よりも像面側に配置されたズーミング用の第２レンズ群と、前記第１レンズ群を保持し、光軸方向に移動可能な１群移動枠と、前記１群移動枠に一端が固定されたガイドポールと、前記第２レンズ群を保持し、前記ガイドポールによって光軸方向へ摺動可能となるように支持された２群移動枠と、前記２群移動枠に設けられ前記ガイドポールが摺動可能に貫通する支持部と、前記１群移動枠を撮影時には被写体側に位置し、非撮影時には像面側に位置するように移動させるための第１アクチュエータと、前記２群移動枠を光軸方向に移動させるための第２アクチュエータと、備え、前記第２アクチュエータは、送りネジを有し、非撮影時において前記１群移動枠よりも被写体側に突出しないように固定されており、前記支持部が前記２群移動枠から前記第２レンズ群よりも像面側に突出しており、前記支持部の像面側の端の近傍に前記送りネジと噛合するラックが設けられており、前記ラックは、非撮影時において前記１群移動枠より像面側に位置することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒について、図１〜図１３を用いて説明する。図１は本実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図、図２は同沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は同沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを説明する図、図４は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図、図５は同沈胴式レンズ鏡筒における２群レンズの原点検出センサの取り付け位置を説明する分解斜視図、図６は同沈胴式レンズ鏡筒を搭載した光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図、図７は同光学機器の画像処理部のハードウェアウェア構成を示したブロック図、図８は同光学機器における操作部の概略図、図９は同沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図、図１０は同沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図、図１１は同沈胴式レンズ鏡筒の広角端と望遠端との中間位置での使用時の断面図、図１２は同沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は同光学機器を用いて所定のズーム倍率で撮影したときの撮影画像を説明する図である。
【００１８】
沈胴式のレンズ鏡筒１について、図１から図５を用いて説明する。図示したように、沈胴式レンズ鏡筒の光軸をＺ軸（物体側を正とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。Ｌ１は１群レンズ、Ｌ２は光軸（Ｚ軸）上を移動して変倍を行う２群レンズ、Ｌ３は像ぶれ補正用の３群レンズ、Ｌ４は変倍に伴う像面変動の補正及び合焦のために光軸上を移動する４群レンズである。
【００１９】
１群保持枠２は１群レンズＬ１を保持しており、１群レンズＬ１の中心軸が光軸と平行となるように、筒状の１群移動枠３に対してネジ等で固定されている。この１群移動枠３には、光軸と平行な２本のガイドポール（ガイド部材）４ａ，４ｂの一端が固定されている。
【００２０】
２群移動枠５は２群レンズＬ２を保持し、先述の２本のガイドポール４ａ，４ｂによって支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また２群移動枠５は、ステッピングモータなどの２群レンズ駆動アクチュエータ６の送りネジ６ａと、２群移動枠５に設けたラック７のネジ部とが噛合することにより、２群レンズ駆動アクチュエータ６の駆動力にて、光軸方向に移動して変倍を行う。
【００２１】
３群枠８は、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３（３群レンズ）を保持し、像ぶれ補正装置３１を構成している。
【００２２】
４群移動枠９は、３群枠８とマスターフランジ１０との間に挟まれた、光軸と平行な２本のガイドポール１１ａ，１１ｂにて支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また４群移動枠９は、ステッピングモータなどの４群レンズ駆動アクチュエータ１２の送りネジ１２ａと、４群移動枠９に設けたラック１３のネジ部とが噛合することにより、４群レンズ駆動アクチュエータ１２の駆動力にて、光軸方向に移動し、変倍に伴う像面変動の補正と合焦とを行う。
【００２３】
撮像素子（ＣＣＤ）１４は、マスターフランジ１０に取り付けられている。
【００２４】
次に、ガイドポール４ａ，４ｂの支持方法について、図２を用いて説明する。
【００２５】
３群枠８には支持部８ａ（主軸側），８ｂ（廻り止め側）が設けられている。ガイドポール４ａ，４ｂが支持部８ａ，８ｂを貫入することにより、ガイドポール４ａ，４ｂは光軸と平行に保持される。この２つの支持部８ａ，８ｂに対してガイドポール４ａ，４ｂが光軸方向に摺動するため、ガイドポール４ａ，４ｂの一端に固定された１群移動枠３に保持された１群レンズＬ１は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。さらに、ガイドポール４ａ，４ｂが、２群移動枠５に設けられた支持部５ａ（廻り止め側），５ｂ（主軸側）を摺動可能に貫入することにより、２群移動枠５はガイドポール４ａ，４ｂに光軸方向に摺動自在に支持されるため、２群移動枠５に保持された２群レンズＬ２は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。
【００２６】
ここで、上記に説明した１群レンズＬ１，２群レンズＬ２，３群レンズＬ３の関係を、図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明する。図中、矢印Ｌ１ａ，Ｌ２ａは、それぞれ１群レンズＬ１，２群レンズＬ２の中心軸の向きを示している。
【００２７】
図３（ａ）は３つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の理想状態を示しており、Ｚ軸（レンズ鏡筒の光軸であり、これは３群レンズＬ３の中心軸と一致する）に対して１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａが平行になっている。
【００２８】
図３（ｂ）は図１７に示す従来のレンズ鏡筒と同様の方式により、１群レンズＬ１及び２群レンズ群Ｌ２を、図１７の移動レンズ枠６２に設けたカムピン６２ａ及び移動レンズ枠６３に設けたカムピン６３ａによりそれぞれ支持した場合を示している。この場合、カムピン６２ａ，６３ａ及びカム溝６４，６５の精度のばらつきにより、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａは、相互に平行ではなく、且つＺ軸とも平行とはならない。従って、光学性能が悪化する可能性が大きい。
【００２９】
図３（ｃ）は本実施の形態の場合を示している。１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は、同一のガイドポール４ａ，４ｂに支持されているため、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａがＺ軸に対して仮に傾いたとしても、両中心軸Ｌ１ａ，Ｌ２ａの向きは常に一致する。すなわち、光学性能に対する影響度が最も高い像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は常に同一方向に傾くため、光学性能の悪化量を最小限に抑えることができる。
【００３０】
次に、１群レンズＬ１を光軸方向に移動させる構成について説明する。
【００３１】
略中空円筒状の駆動枠１５の撮像素子１４側の内周面の一部にギア１５ａが形成されている。また、その物体側（Ｚ軸の正の側）の内周面に略１２０°間隔に３つの突起部１５ｂが形成されている。突起部１５ｂが１群移動枠３の撮像素子１４側の外周面に設けられた周方向の３つの溝部３ａと係合することにより、駆動枠１５は１群移動枠３に対して光軸を中心として相対的に回転可能であり、光軸方向には駆動枠１５と１群移動枠３とは一体で移動する。さらに駆動枠１５の内周面には、３本のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが１２０°間隔に圧入固定されている。
【００３２】
筒状のカム枠１７の外表面には、略１２０゜間隔にて３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されている。図４に、カム枠１７の外周面の展開図を示す。カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに駆動枠１５のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ係合する。各カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａと、物体側（Ｚ軸の正の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃと、部分１９ａと部分１９ｃとを螺旋状に繋ぐ部分１９ｂとを有する。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、部分１９ａにあるとき、１群レンズＬ１は撮像素子１４側に繰り込まれた状態（沈胴状態）で停止する。この状態から、駆動枠１５が光軸回りに回転することにより、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは部分１９ｂを経て、部分１９ｃに至る。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが部分１９ｃにあるとき、１群レンズＬ１は物体側に繰り出されて停止する。
【００３３】
カム枠１７の外周面であって、カム溝１８ｂとカム溝１８ｃとの間には、スプライン状の駆動ギア１９の両端の駆動ギア軸２０を回転可能に保持する軸受け部１７ｄと、駆動ギア１９との干渉を避けるために半円筒面状に窪ませた駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとが形成されており、これにより駆動ギア１９はカム枠１７の外周面上に回転自在に保持されている。駆動ギア１９は、後述するマスターフランジ１０に取り付けられた駆動ユニット２１の駆動力を駆動枠１５に設けられたギア部１５ａに伝達する。したがって、駆動ギア１９が回転することにより、駆動枠１５が光軸の回りに回転し、この際、駆動枠１５に設けられたカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内を移動することにより、駆動枠１５は光軸方向にも移動する。このとき、１群移動枠３は、これに固定された２本のガイドポール４ａ，４ｂが３群枠８の支持部８ａ，８ｂに貫入されていることにより、光軸回りの回転が制限されるから、駆動枠１５が光軸方向に移動するに従って、１群移動枠３は光軸方向に直進移動する。
【００３４】
２群移動枠５の駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに固定される。また、４群移動枠９の駆動アクチュエータ１２は、マスターフランジ１０の取り付け部１０ａに固定される。駆動ギア１９に駆動力を伝達する駆動ユニット２１は、駆動アクチュエータ２２と複数のギアからなる減速ギアユニット２３とからなり、マスターフランジ１０の取り付け部１０ｂに固定される。
【００３５】
シャッターユニット２４は、撮像素子１４の露光量及び露光時間を制御するため、一定の開口径を形成する絞り羽根とシャッター羽根とから構成されている。
【００３６】
２群移動枠５用の原点検出センサ２５は、発光素子および受光素子からなる光検出センサであり、２群移動枠５の光軸方向の位置、つまり２群レンズＬ２の原点位置（絶対位置）を検出する。この原点検出センサ２５は、図５に示すように、カム枠１７の取り付け部１７ｃに取り付けられ、２群移動枠５が最も撮像素子１４側（−Ｚ方向側）の位置又はその近傍に移動した際に、２群移動枠５に設けられた羽根５ｃが原点検出センサ２５の正面を通り、光を遮ることにより原点位置を検出する。原点が検出されるとき、２群移動枠５及び２群移動枠に取り付けられたラック７は、駆動モータ６寄りの最も撮像素子１４側に位置する。この状態は、後述する図９の状態に該当する。
【００３７】
４群移動枠９用の原点検出センサ２６は、４群移動枠９の光軸方向の位置、つまり４群レンズＬ４の原点位置を検出する。駆動枠１５用の原点検出センサ２７は、駆動枠１５の回転方向の位置、つまり駆動枠１５と一体で移動する１群移動枠３及び１群レンズＬ１の原点位置を検出する。
【００３８】
像ぶれ補正装置３１は、撮影時に像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３を、第１の方向（Ｙ方向）であるピッチング方向と、第２の方向（Ｘ方向）であるヨーイング方向とに移動させる。第１の電磁アクチュエータ４１ｙはＹ方向の駆動力を発生し、第２の電磁アクチュエータ４１ｘはＸ方向の駆動力を発生することにより、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３は光軸Ｚにほぼ垂直なＸ，Ｙの２方向に駆動される。
【００３９】
次に、この沈胴式レンズ鏡筒を搭載した光学機器（ここではＤＳＣ３５）のアクチュエータ駆動回路を、図６、図８を用いて説明する。
【００４０】
ＤＳＣ３５には、ＤＳＣ３５を制御するマイクロコンピュータ３６が搭載されている。このマイクロコンピュータ３６は、ＤＳＣ３５に設けられた電源ボタン３７からの信号に基づき、駆動制御手段４０を介して１群レンズ駆動アクチュエータ２２を駆動制御し、原点検出センサ２７が１群レンズＬ１の原点位置を検出後、所定位置まで１群レンズＬ１を駆動する。また、マイクロコンピュータ３６は、変倍用レバー３８からの信号に基づき、駆動制御手段４１を介して２群レンズ駆動アクチュエータ６を駆動制御し、原点検出センサ２５が２群レンズＬ２の原点位置を検出後、所定のズーム位置まで２群レンズＬ２を駆動する。さらに、マイクロコンピュータ３６は、シャッターボタン３９が押されると、駆動制御手段４２を介して４群レンズ駆動アクチュエータ１２を駆動制御し、原点検出センサ２６が４群レンズＬ４の原点位置を検出後、焦点合わせを行う。
【００４１】
次に、ＤＳＣ３５の画像処理を図７、図８を用いて説明する。
【００４２】
撮像素子（ＣＣＤ）１４は、沈胴式レンズ鏡筒１を介して入射する映像を電気信号に変換し、撮像素子駆動制御手段４３によりその動作が制御される。アナログ信号処理手段４４は、撮像素子１４により得られた映像信号に対し、ガンマ処理などのアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換手段４５は、アナログ信号処理手段４４から出力されたアナログの映像信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理手段４６は、Ａ／Ｄ変換手段４５によりデジタル信号に変換された映像信号に対し、ノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す。フレームメモリ４７は、デジタル信号処理手段４６を経た画像信号を一旦記憶する。画像記録制御手段４８は、フレームメモリ４７で一旦記憶された画像の、内部メモリあるいは記録メディア等の画像記録手段４９への書き込みを制御する。画像記録手段４９に記録された撮影画像は、画像表示制御手段５０からの信号により、フレームメモリ５１を介して、ＤＳＣ３５に搭載された液晶モニタ等の画像表示手段５２に表示される。
【００４３】
このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１について、その動作を以下に述べる。
【００４４】
最初に、この沈胴式のレンズ鏡筒１の動作について、まず図９に示す非撮影時（未使用時）の状態から、図１０、図１１、図１２に示す撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。
【００４５】
図９の非撮影時の状態より、ＤＳＣ３５の電源ボタン３７がオンとなると撮影準備状態になる。最初に１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに沿って光軸を中心として回転する。そして原点検出センサ２７を初期化した後、駆動枠１５が物体方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、１群移動枠３も物体方向に移動する。そして、１群レンズ駆動アクチュエータ２２が所定の回転量だけ回転したのを図示せぬ回転量検出センサが検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃに到達している。図１０はこのときの状態を示している。
【００４６】
次に、ズーミング用レンズである２群レンズＬ２を所定位置に移動させるため、２群レンズ駆動アクチュエータ６が回転し、送りネジ６ａを介してラック７を駆動することにより、２群移動枠５がＺ軸に沿って動き出す。
【００４７】
ここで、ＤＳＣ３５のマイクロコンピュータ３６に、電源オン後のズーム倍率の初期位置が望遠端付近に設定されている場合には、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、図１０に示す望遠端付近にて停止し、ＤＳＣ３５は撮影準備状態となる。この状態でシャッターボタン３９が押されると、撮影される画像は図１３（ａ）のように被写体がズームアップされたものとなる。
【００４８】
また、ＤＳＣ３５のマイクロコンピュータ３６に、電源オン後のズーム倍率の初期位置が望遠端と広角端とのほぼ中間付近に設定されている場合には、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、図１１に示す中間付近にて停止し、ＤＳＣ３５は撮影準備状態となる。この状態でシャッターボタン３９が押されると、撮影される画像は図１３（ｂ）のようなものとなる。
【００４９】
また、ＤＳＣ３５のマイクロコンピュータ３６に、電源オン後のズーム倍率の初期位置が広角端付近に設定されている場合には、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、図１２に示す広角端付近にて停止し、ＤＳＣ３５は撮影準備状態となる。この状態でシャッターボタン３９が押されると、撮影される画像は図１３（ｃ）のようなものとなる。
【００５０】
ここで、上記のいずれの場合においても、１群移動枠３および２群移動枠５は、３群枠８の支持部８ａ，８ｂに保持された同一のガイドポール４ａ，４ｂにて支えられながら所定位置まで移動する。したがって、１群レンズＬ１および２群レンズＬ２が光軸に対して傾いたとしても、それらの傾き方向は像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して同一であるため、所定の光学性能を確保することができる。
【００５１】
次に図１０、図１１、図１２に示す各撮影時の状態から、図９に示す非撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。
【００５２】
それぞれの撮影時の状態より、ＤＳＣ３５の電源ボタン３７がオフされると撮影が終了し、最初に２群移動枠５が２群レンズ駆動アクチュエータ６により撮像素子１４側に移動して、図１０に示す状態となる。次に１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を上記とは逆方向に回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が光軸を中心として回転し、同時に、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃによって撮像素子１４方向に移動することにより、１群移動枠３も移動する。そして原点検出センサ２７により駆動枠１５の回転を検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａに到達している。これにより、図９に示す状態に移行し、撮影時の状態に比べて長さＣだけ短くなった沈胴状態となる。
【００５３】
ここで、沈胴式レンズ鏡筒１の光軸方向の長さを変える沈胴動作については１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２を用い、ズーミング動作については２群レンズ駆動アクチュエータ６を単独で使用している。そのため、実際の撮影でのズーミング動作は、１群レンズＬ１を繰り出した状態で行うため、１群レンズ駆動アクチュエータ２２を動作させる必要はなく、２群レンズ駆動アクチュエータ６のみを駆動して図１０、図１１、又は図１２の任意の位置に２群レンズＬ２を移動させてズーミングを行うことができる。したがって、ズーミング動作を行うなどの撮影を行う際には、図１７に示した従来方式の沈胴式レンズ鏡筒とは異なり、ズーム倍率に応じて、鏡筒の繰り出し動作及び繰り込み動作を行う必要がない。図１７の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、ズーミング動作時に、１つの駆動アクチュエータ６９を回転させ、減速ギアトレイン６８を介してカム筒６１を回転させて、移動レンズ枠６２，６３を同時に駆動していたため、ズーミング速度が遅く、駆動音が大きい。本発明の沈胴式のレンズ鏡筒１は、２群レンズ駆動アクチュエータ６としてステッピングモータを使用し、そのステッピングモータに取り付けられた送りネジ６ａを介して、２群移動枠５を直接駆動するため、送り速度も速く、動作音も小さい。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用方法を行うことができる。
【００５４】
なお本実施の形態においては、電源オン後にズーミング用のレンズである２群レンズＬ２を所定のズーム倍率の位置まで移動させるためには、沈胴状態より予め１群レンズＬ１を所定位置まで移動させる必要があり、このための時間が必要である。しかしながら、図１７の従来の沈胴式レンズ鏡筒のように、複数の移動レンズ枠６２，６３を１つの駆動アクチュエータ６で駆動するのではなく、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２をそれぞれ単独のアクチュエータで駆動するので、１つのアクチュエータが必要とする駆動力は小さく、駆動速度（アクチュエータの回転数）を大きくできるため、全体としては時間を短縮することが可能である。
【００５５】
以上のように第１の実施の形態によれば、高倍率対応のレンズを搭載したＤＳＣにおいて、ズーミング用レンズ群Ｌ２が沈胴位置、特に望遠端位置又はその近傍の位置にあるときに、該ズーミング用レンズ群Ｌ２の絶対位置を検出できるように原点検出センサ２５を配置したことにより、電源オン後のレンズ群Ｌ２の位置を、広角端を経由させることなく、瞬時に望遠端位置付近に移動させることが可能となるため、ズームアップした大事なシャッターチャンスを逃すことがないという顕著な効果が得られる。
【００５６】
また、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２が、像ぶれ補正用レンズＬ３に対し、少なくとも同一方向に傾くように構成したことにより、光学性能の低下量を最小限に抑えつつ、未使用時の全長を短くすることが可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、１群レンズＬ１を設けた１群枠２と１群移動枠３とを別々の構成としたが、一体の構成とし、その一体部分にガイドポールを固定する構成としても良い。
【００５８】
なお、３群レンズＬ３については、像ぶれ補正装置３１を用いて光軸と直交する方向に移動可能としたが、３群レンズＬ３が３群枠８に固定された、像ぶれ補正装置を搭載しない一般のレンズ鏡筒であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒を用いた光学機器について、図１４を用いて説明する。図１４は本実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。本実施の形態の光学機器は、以下の説明を除いて実施の形態１と同様である。実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図１４の本実施の形態のアクチュエータ駆動回路は、図６に示す第１の実施の形態のアクチュエータ駆動回路に対し、ズーム初期位置記憶手段５３を追加したものである。このズーム初期位置記憶手段５３は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリで構成され、ＤＳＣ３５を用いて撮影終了後、電源をオフする直前のズーム位置を初期光学ズーム倍率情報として記憶する。すなわち、図１０、図１１、図１２に示すいずれかの撮影状態において、電源ボタン３７がオフされると、その直前のズーム位置が、ズーム初期位置記憶手段５３に記憶される。
【００６１】
その後、ＤＳＣ３５の電源ボタン３７がオンとなると、１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、図１０に示す状態に移行する。次に、マイクロコンピュータ３６は、ズーム初期位置記憶手段５３に記憶されたズーム位置を読み出し、読み出されたズーム初期位置記憶値に応じて、ズーミング用レンズである２群レンズＬ２を所定位置に移動させる。例えば、ズーム初期位置記憶値が広角端の状態に対応するものであれば、図１２に示す状態まで２群移動枠５を移動させて、撮影準備状態となる。
【００６２】
以上のように本実施の形態によれば、高倍率対応のレンズを搭載したＤＳＣにおいて、電源を切断した後も、切断前のズーム位置の設定値を自動的に記憶するため、何度も同じ画角にて撮影する際に非常に有効である。
【００６３】
なお、ズーム位置の初期値については、撮影者がＤＳＣのリセットボタン（図示せず）を押すことにより、例えば望遠端に自動的に設定できるような、再設定機能を搭載してもよい。
【００６４】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒を用いた光学機器について、図１５、図１６を用いて説明する。図１５は本実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図、図１６はズーム初期位置選択手段の操作パネルを示した概略図である。本実施の形態の光学機器は、以下の説明を除いて実施の形態１と同様である。実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図１５の本実施の形態のアクチュエータ駆動回路は、図１４に示す第２の実施の形態のアクチュエータ駆動回路に対し、ズーム初期位置選択手段５４を追加したものである。ズーム初期位置選択手段５４の操作パネルはＤＳＣ３５の外表面上の操作部に設けられ（図８参照）、その外観は図１６に示すように、ズーム位置を選択するための矢印キー５４ａと、現在のズーム位置を点灯して表示する表示部５４ｂとからなる。使用者が矢印キー５４ａを押してズーム位置を選択することにより、電源オン後のズーム位置を、撮影者が自由に選択することができる。選択されたズーム位置は、ズーム初期位置記憶手段５３に初期光学ズーム倍率情報として記憶される。
【００６６】
電源オン後の動作については、第２の実施の形態にて説明したのと同一であるので、その説明を省略する。
【００６７】
以上のように本実施の形態によれば、電源オン時のズーム倍率を、撮影者が自由に設定可能としたことにより、撮影する場面や状況に応じて、その使い分けが可能となるので、シャッターチャンスを逃すなどの不都合が生じにくくなる。
【００６８】
なお、選択するズーム初期位置については、広角端からから望遠端までの範囲で、無段階に設定できるようにしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の沈胴式レンズ鏡筒によれば、電源オン後のズーム位置情報を、瞬時に検出し初期化できるので、次のズーム位置へ移行する時間を短縮することができる。また、第１レンズ群と第２レンズ群を別々に駆動するので、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化が達成された沈胴式レンズ鏡筒を実現することができる。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用方法を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は理想的な沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｂ）は従来の沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｃ）は本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図である。
【図５】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒における２群レンズの原点検出センサの取り付け位置を説明する分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１における光学機器の画像処理部のハードウェアウェア構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１における光学機器における操作部の概略図である。
【図９】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の広角端と望遠端との中間位置での使用時の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における光学機器を用いて所定のズーム倍率で撮影した際の撮影画像を説明する図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における光学機器のズーム初期位置選択手段の操作パネルを示した概略図である。
【図１７】従来の沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図１８】従来の沈胴式レンズ鏡筒のカム筒の内周面に形成されたカム溝の展開図である。
【符号の説明】
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ（ズーム用レンズ）
Ｌ３ ３群レンズ（像ぶれ補正用レンズ群）
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカス用レンズ）
１ 沈胴式レンズ鏡筒
２ １群保持枠
３ １群移動枠
４ａ，４ｂ ガイドポール
５ ２群移動枠
６ ２群レンズ駆動アクチュエータ
８ ３群枠
８ａ，８ｂ ガイドポール支持部
９ ４群移動枠
１０ マスターフランジ
１１ａ，１１ｂ ガイドポール
１２ ４群レンズ駆動アクチュエータ
１３ ラック
１４ 撮像素子（ＣＣＤ）
１５ 駆動枠
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ カムピン
１７ カム枠
１７ａ 駆動ギア取り付け部
１７ｂ 駆動アクチュエータの取り付け部
１７ｃ 原点検出センサの取り付け部
１７ｄ 駆動ギアの軸受け部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ カム溝
１９ 駆動ギア
２１ 駆動ユニット
２２ １群レンズ駆動アクチュエータ
２３ 減速ギアユニット
２４ シャッターユニット
２５ ２群レンズ用原点検出センサ
２６ ４群レンズ用原点検出センサ
２７ １群レンズ用原点検出センサ
３１ 像ぶれ補正装置
３５ ＤＳＣ
３６ マイクロコンピュータ
３７ 電源ボタン
３８ 変倍用レバー
３９ シャッターボタン
４１ｙ，４１ｘ 電磁アクチュエータ
５２ 画像表示手段
５３ ズーム初期位置記憶手段
５４ ズーム初期位置選択手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒に関する。特に、光学性能を保ちつつ、電源オン時のズーミング操作性が改善された沈胴式レンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影画像をすぐに確認することができるデジタルスチルカメラ（以下、ＤＳＣと称す）が急速に普及している。このＤＳＣ用のレンズ鏡筒としては、非撮影時における携帯性を考慮し、非撮影時には鏡筒の長さが短くなる、いわゆる沈胴式のレンズ鏡筒が採用されているのが一般的である。
【０００３】
図１７に、従来の沈胴式のレンズ鏡筒の分解斜視図を示す（例えば、特許文献１参照）。この沈胴式のレンズ鏡筒６０は、１つのカム筒６１により移動レンズ枠６２，６３を前後方向に移動させることにより焦点距離を変える光学系である。このカム筒６１の内周面にはカム溝６４，６５が形成され、このカム溝６４，６５が移動レンズ枠６２，６３の移動軌跡をそれぞれ決定する。移動レンズ枠６２，６３は、それぞれの外周面に設けられた３本のカムピン６２ａ，６３ａがそれぞれカム溝６４，６５と係合することにより、光軸（Ｚ軸）方向に移動する。カム筒６１は、固定筒７０の外側に設けられ、光軸の回りに回転自在である。カム筒６１の外周にはギア６６が形成され、このギア６６に駆動力伝達ギア６７が噛合される。駆動力伝達ギア６７は、減速ギアトレイン６８を介してカム筒駆動アクチュエータ６９の出力軸に連結されている。したがって、カム筒駆動アクチュエータ６９を駆動すると、その駆動力が減速ギアトレイン６８を介して駆動力伝達ギア６７に伝達されて、カム筒６１が回転される。これにより、移動レンズ枠６２，６３がそれぞれカム溝６４，６５の形状に沿って移動するので、沈胴状態から広角端を経由し、ズーミングが行われる。
【０００４】
図１８は、カム筒６１の内周面に形成されたカム溝６４，６５の展開図である。図１８に示すように、カム溝６４，６５は、沈胴位置、広角端位置、望遠端位置の順にカム筒６１の周方向に形成されている。従って、ＤＳＣの電源オン時には、移動レンズ枠６２，６３は沈胴位置から次の停止位置である広角端位置に移行して、この状態で停止した後、撮影状態となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０７５９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、次のような問題点があった。
【０００７】
従来の沈胴式レンズ鏡筒においては、減速ギアトレイン６８、カム枠（カム筒６１）を用いてズーミングを行っていたため、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化に対しては不向きであった。特に、図１８に示したように、電源オン時には、移動レンズ枠６２，６３が常に広角端位置にて停止する構成であるため、望遠端位置まで移行させるには、広角端位置からさらに変倍用レバーを操作する必要がある。したがって、シャッターチャンスを逃すなど、撮影者にとっては非常に不便である。
【０００８】
そこで本発明は、高倍率対応の沈胴式レンズ鏡筒であって、ズーム速度の高速化、ズーミングの操作性の向上を実現できる沈胴式レンズ鏡筒を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の沈胴式レンズ鏡筒は、第１レンズ群と、前記第１レンズ群よりも像面側に配置されたズーミング用の第２レンズ群と、前記第１レンズ群を保持し、光軸方向に移動可能な１群移動枠と、前記１群移動枠に一端が固定されたガイドポールと、前記第２レンズ群を保持し、前記ガイドポールによって光軸方向へ摺動可能となるように支持された２群移動枠と、前記２群移動枠に設けられ前記ガイドポールが摺動可能に貫通する支持部と、前記１群移動枠を撮影時には被写体側に位置し、非撮影時には像面側に位置するように移動させるための第１アクチュエータと、前記２群移動枠を光軸方向に移動させるための第２アクチュエータと、備え、前記第２アクチュエータは、送りネジを有し、非撮影時において前記１群移動枠よりも被写体側に突出しないように固定されており、前記支持部が前記２群移動枠から前記第２レンズ群よりも像面側に突出しており、前記支持部の像面側の端の近傍に前記送りネジと噛合するラックが設けられており、前記ラックは、非撮影時において前記１群移動枠より像面側に位置することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒について、図１〜図１３を用いて説明する。図１は本実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図、図２は同沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は同沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを説明する図、図４は同沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図、図５は同沈胴式レンズ鏡筒における２群レンズの原点検出センサの取り付け位置を説明する分解斜視図、図６は同沈胴式レンズ鏡筒を搭載した光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図、図７は同光学機器の画像処理部のハードウェアウェア構成を示したブロック図、図８は同光学機器における操作部の概略図、図９は同沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図、図１０は同沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図、図１１は同沈胴式レンズ鏡筒の広角端と望遠端との中間位置での使用時の断面図、図１２は同沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図、図１３（ａ），（ｂ），（ｃ）は同光学機器を用いて所定のズーム倍率で撮影したときの撮影画像を説明する図である。
【００１８】
沈胴式のレンズ鏡筒１について、図１から図５を用いて説明する。図示したように、沈胴式レンズ鏡筒の光軸をＺ軸（物体側を正とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。Ｌ１は１群レンズ、Ｌ２は光軸（Ｚ軸）上を移動して変倍を行う２群レンズ、Ｌ３は像ぶれ補正用の３群レンズ、Ｌ４は変倍に伴う像面変動の補正及び合焦のために光軸上を移動する４群レンズである。
【００１９】
１群保持枠２は１群レンズＬ１を保持しており、１群レンズＬ１の中心軸が光軸と平行となるように、筒状の１群移動枠３に対してネジ等で固定されている。この１群移動枠３には、光軸と平行な２本のガイドポール（ガイド部材）４ａ，４ｂの一端が固定されている。
【００２０】
２群移動枠５は２群レンズＬ２を保持し、先述の２本のガイドポール４ａ，４ｂによって支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また２群移動枠５は、ステッピングモータなどの２群レンズ駆動アクチュエータ６の送りネジ６ａと、２群移動枠５に設けたラック７のネジ部とが噛合することにより、２群レンズ駆動アクチュエータ６の駆動力にて、光軸方向に移動して変倍を行う。
【００２１】
３群枠８は、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３（３群レンズ）を保持し、像ぶれ補正装置３１を構成している。
【００２２】
４群移動枠９は、３群枠８とマスターフランジ１０との間に挟まれた、光軸と平行な２本のガイドポール１１ａ，１１ｂにて支持されることにより、光軸方向に摺動可能となっている。また４群移動枠９は、ステッピングモータなどの４群レンズ駆動アクチュエータ１２の送りネジ１２ａと、４群移動枠９に設けたラック１３のネジ部とが噛合することにより、４群レンズ駆動アクチュエータ１２の駆動力にて、光軸方向に移動し、変倍に伴う像面変動の補正と合焦とを行う。
【００２３】
撮像素子（ＣＣＤ）１４は、マスターフランジ１０に取り付けられている。
【００２４】
次に、ガイドポール４ａ，４ｂの支持方法について、図２を用いて説明する。
【００２５】
３群枠８には支持部８ａ（主軸側），８ｂ（廻り止め側）が設けられている。ガイドポール４ａ，４ｂが支持部８ａ，８ｂを貫入することにより、ガイドポール４ａ，４ｂは光軸と平行に保持される。この２つの支持部８ａ，８ｂに対してガイドポール４ａ，４ｂが光軸方向に摺動するため、ガイドポール４ａ，４ｂの一端に固定された１群移動枠３に保持された１群レンズＬ１は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。さらに、ガイドポール４ａ，４ｂが、２群移動枠５に設けられた支持部５ａ（廻り止め側），５ｂ（主軸側）を摺動可能に貫入することにより、２群移動枠５はガイドポール４ａ，４ｂに光軸方向に摺動自在に支持されるため、２群移動枠５に保持された２群レンズＬ２は、３群枠８に設けられた像ぶれ補正用レンズＬ３に対して精度が保たれる。
【００２６】
ここで、上記に説明した１群レンズＬ１，２群レンズＬ２，３群レンズＬ３の関係を、図３（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明する。図中、矢印Ｌ１ａ，Ｌ２ａは、それぞれ１群レンズＬ１，２群レンズＬ２の中心軸の向きを示している。
【００２７】
図３（ａ）は３つのレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の理想状態を示しており、Ｚ軸（レンズ鏡筒の光軸であり、これは３群レンズＬ３の中心軸と一致する）に対して１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａが平行になっている。
【００２８】
図３（ｂ）は図１７に示す従来のレンズ鏡筒と同様の方式により、１群レンズＬ１及び２群レンズ群Ｌ２を、図１７の移動レンズ枠６２に設けたカムピン６２ａ及び移動レンズ枠６３に設けたカムピン６３ａによりそれぞれ支持した場合を示している。この場合、カムピン６２ａ，６３ａ及びカム溝６４，６５の精度のばらつきにより、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａは、相互に平行ではなく、且つＺ軸とも平行とはならない。従って、光学性能が悪化する可能性が大きい。
【００２９】
図３（ｃ）は本実施の形態の場合を示している。１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は、同一のガイドポール４ａ，４ｂに支持されているため、１群レンズＬ１の中心軸Ｌ１ａ及び２群レンズＬ２の中心軸Ｌ２ａがＺ軸に対して仮に傾いたとしても、両中心軸Ｌ１ａ，Ｌ２ａの向きは常に一致する。すなわち、光学性能に対する影響度が最も高い像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２は常に同一方向に傾くため、光学性能の悪化量を最小限に抑えることができる。
【００３０】
次に、１群レンズＬ１を光軸方向に移動させる構成について説明する。
【００３１】
略中空円筒状の駆動枠１５の撮像素子１４側の内周面の一部にギア１５ａが形成されている。また、その物体側（Ｚ軸の正の側）の内周面に略１２０°間隔に３つの突起部１５ｂが形成されている。突起部１５ｂが１群移動枠３の撮像素子１４側の外周面に設けられた周方向の３つの溝部３ａと係合することにより、駆動枠１５は１群移動枠３に対して光軸を中心として相対的に回転可能であり、光軸方向には駆動枠１５と１群移動枠３とは一体で移動する。さらに駆動枠１５の内周面には、３本のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが１２０°間隔に圧入固定されている。
【００３２】
筒状のカム枠１７の外表面には、略１２０゜間隔にて３本のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されている。図４に、カム枠１７の外周面の展開図を示す。カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに駆動枠１５のカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃがそれぞれ係合する。各カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、撮像素子１４側（Ｚ軸の負の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａと、物体側（Ｚ軸の正の側）にカム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃと、部分１９ａと部分１９ｃとを螺旋状に繋ぐ部分１９ｂとを有する。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、部分１９ａにあるとき、１群レンズＬ１は撮像素子１４側に繰り込まれた状態（沈胴状態）で停止する。この状態から、駆動枠１５が光軸回りに回転することにより、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは部分１９ｂを経て、部分１９ｃに至る。カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが部分１９ｃにあるとき、１群レンズＬ１は物体側に繰り出されて停止する。
【００３３】
カム枠１７の外周面であって、カム溝１８ｂとカム溝１８ｃとの間には、スプライン状の駆動ギア１９の両端の駆動ギア軸２０を回転可能に保持する軸受け部１７ｄと、駆動ギア１９との干渉を避けるために半円筒面状に窪ませた駆動ギア取り付け部（凹部）１７ａとが形成されており、これにより駆動ギア１９はカム枠１７の外周面上に回転自在に保持されている。駆動ギア１９は、後述するマスターフランジ１０に取り付けられた駆動ユニット２１の駆動力を駆動枠１５に設けられたギア部１５ａに伝達する。したがって、駆動ギア１９が回転することにより、駆動枠１５が光軸の回りに回転し、この際、駆動枠１５に設けられたカムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが、カム枠１７のカム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃ内を移動することにより、駆動枠１５は光軸方向にも移動する。このとき、１群移動枠３は、これに固定された２本のガイドポール４ａ，４ｂが３群枠８の支持部８ａ，８ｂに貫入されていることにより、光軸回りの回転が制限されるから、駆動枠１５が光軸方向に移動するに従って、１群移動枠３は光軸方向に直進移動する。
【００３４】
２群移動枠５の駆動アクチュエータ６は、カム枠１７の取り付け部１７ｂに固定される。また、４群移動枠９の駆動アクチュエータ１２は、マスターフランジ１０の取り付け部１０ａに固定される。駆動ギア１９に駆動力を伝達する駆動ユニット２１は、駆動アクチュエータ２２と複数のギアからなる減速ギアユニット２３とからなり、マスターフランジ１０の取り付け部１０ｂに固定される。
【００３５】
シャッターユニット２４は、撮像素子１４の露光量及び露光時間を制御するため、一定の開口径を形成する絞り羽根とシャッター羽根とから構成されている。
【００３６】
２群移動枠５用の原点検出センサ２５は、発光素子および受光素子からなる光検出センサであり、２群移動枠５の光軸方向の位置、つまり２群レンズＬ２の原点位置（絶対位置）を検出する。この原点検出センサ２５は、図５に示すように、カム枠１７の取り付け部１７ｃに取り付けられ、２群移動枠５が最も撮像素子１４側（−Ｚ方向側）の位置又はその近傍に移動した際に、２群移動枠５に設けられた羽根５ｃが原点検出センサ２５の正面を通り、光を遮ることにより原点位置を検出する。原点が検出されるとき、２群移動枠５及び２群移動枠に取り付けられたラック７は、駆動モータ６寄りの最も撮像素子１４側に位置する。この状態は、後述する図９の状態に該当する。
【００３７】
４群移動枠９用の原点検出センサ２６は、４群移動枠９の光軸方向の位置、つまり４群レンズＬ４の原点位置を検出する。駆動枠１５用の原点検出センサ２７は、駆動枠１５の回転方向の位置、つまり駆動枠１５と一体で移動する１群移動枠３及び１群レンズＬ１の原点位置を検出する。
【００３８】
像ぶれ補正装置３１は、撮影時に像ぶれを補正するための像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３を、第１の方向（Ｙ方向）であるピッチング方向と、第２の方向（Ｘ方向）であるヨーイング方向とに移動させる。第１の電磁アクチュエータ４１ｙはＹ方向の駆動力を発生し、第２の電磁アクチュエータ４１ｘはＸ方向の駆動力を発生することにより、像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３は光軸Ｚにほぼ垂直なＸ，Ｙの２方向に駆動される。
【００３９】
次に、この沈胴式レンズ鏡筒を搭載した光学機器（ここではＤＳＣ３５）のアクチュエータ駆動回路を、図６、図８を用いて説明する。
【００４０】
ＤＳＣ３５には、ＤＳＣ３５を制御するマイクロコンピュータ３６が搭載されている。このマイクロコンピュータ３６は、ＤＳＣ３５に設けられた電源ボタン３７からの信号に基づき、駆動制御手段４０を介して１群レンズ駆動アクチュエータ２２を駆動制御し、原点検出センサ２７が１群レンズＬ１の原点位置を検出後、所定位置まで１群レンズＬ１を駆動する。また、マイクロコンピュータ３６は、変倍用レバー３８からの信号に基づき、駆動制御手段４１を介して２群レンズ駆動アクチュエータ６を駆動制御し、原点検出センサ２５が２群レンズＬ２の原点位置を検出後、所定のズーム位置まで２群レンズＬ２を駆動する。さらに、マイクロコンピュータ３６は、シャッターボタン３９が押されると、駆動制御手段４２を介して４群レンズ駆動アクチュエータ１２を駆動制御し、原点検出センサ２６が４群レンズＬ４の原点位置を検出後、焦点合わせを行う。
【００４１】
次に、ＤＳＣ３５の画像処理を図７、図８を用いて説明する。
【００４２】
撮像素子（ＣＣＤ）１４は、沈胴式レンズ鏡筒１を介して入射する映像を電気信号に変換し、撮像素子駆動制御手段４３によりその動作が制御される。アナログ信号処理手段４４は、撮像素子１４により得られた映像信号に対し、ガンマ処理などのアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換手段４５は、アナログ信号処理手段４４から出力されたアナログの映像信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理手段４６は、Ａ／Ｄ変換手段４５によりデジタル信号に変換された映像信号に対し、ノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す。フレームメモリ４７は、デジタル信号処理手段４６を経た画像信号を一旦記憶する。画像記録制御手段４８は、フレームメモリ４７で一旦記憶された画像の、内部メモリあるいは記録メディア等の画像記録手段４９への書き込みを制御する。画像記録手段４９に記録された撮影画像は、画像表示制御手段５０からの信号により、フレームメモリ５１を介して、ＤＳＣ３５に搭載された液晶モニタ等の画像表示手段５２に表示される。
【００４３】
このように構成された沈胴式レンズ鏡筒１について、その動作を以下に述べる。
【００４４】
最初に、この沈胴式のレンズ鏡筒１の動作について、まず図９に示す非撮影時（未使用時）の状態から、図１０、図１１、図１２に示す撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。
【００４５】
図９の非撮影時の状態より、ＤＳＣ３５の電源ボタン３７がオンとなると撮影準備状態になる。最初に１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃに沿って光軸を中心として回転する。そして原点検出センサ２７を初期化した後、駆動枠１５が物体方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、１群移動枠３も物体方向に移動する。そして、１群レンズ駆動アクチュエータ２２が所定の回転量だけ回転したのを図示せぬ回転量検出センサが検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ｃに到達している。図１０はこのときの状態を示している。
【００４６】
次に、ズーミング用レンズである２群レンズＬ２を所定位置に移動させるため、２群レンズ駆動アクチュエータ６が回転し、送りネジ６ａを介してラック７を駆動することにより、２群移動枠５がＺ軸に沿って動き出す。
【００４７】
ここで、ＤＳＣ３５のマイクロコンピュータ３６に、電源オン後のズーム倍率の初期位置が望遠端付近に設定されている場合には、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、図１０に示す望遠端付近にて停止し、ＤＳＣ３５は撮影準備状態となる。この状態でシャッターボタン３９が押されると、撮影される画像は図１３（ａ）のように被写体がズームアップされたものとなる。
【００４８】
また、ＤＳＣ３５のマイクロコンピュータ３６に、電源オン後のズーム倍率の初期位置が望遠端と広角端とのほぼ中間付近に設定されている場合には、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、図１１に示す中間付近にて停止し、ＤＳＣ３５は撮影準備状態となる。この状態でシャッターボタン３９が押されると、撮影される画像は図１３（ｂ）のようなものとなる。
【００４９】
また、ＤＳＣ３５のマイクロコンピュータ３６に、電源オン後のズーム倍率の初期位置が広角端付近に設定されている場合には、２群移動枠５は、原点検出センサ２５を初期化した後、図１２に示す広角端付近にて停止し、ＤＳＣ３５は撮影準備状態となる。この状態でシャッターボタン３９が押されると、撮影される画像は図１３（ｃ）のようなものとなる。
【００５０】
ここで、上記のいずれの場合においても、１群移動枠３および２群移動枠５は、３群枠８の支持部８ａ，８ｂに保持された同一のガイドポール４ａ，４ｂにて支えられながら所定位置まで移動する。したがって、１群レンズＬ１および２群レンズＬ２が光軸に対して傾いたとしても、それらの傾き方向は像ぶれ補正用レンズ群Ｌ３に対して同一であるため、所定の光学性能を確保することができる。
【００５１】
次に図１０、図１１、図１２に示す各撮影時の状態から、図９に示す非撮影時の状態に移行する際の動作について説明する。
【００５２】
それぞれの撮影時の状態より、ＤＳＣ３５の電源ボタン３７がオフされると撮影が終了し、最初に２群移動枠５が２群レンズ駆動アクチュエータ６により撮像素子１４側に移動して、図１０に示す状態となる。次に１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、減速ギアユニット２３を介して駆動ギア１９を上記とは逆方向に回転させる。駆動ギア１９が回転することにより、駆動ギア１９と噛合している駆動枠１５が光軸を中心として回転し、同時に、カム溝１８ａ，１８ｂ，１８ｃによって撮像素子１４方向に移動することにより、１群移動枠３も移動する。そして原点検出センサ２７により駆動枠１５の回転を検出すると、１群移動枠３が所定の位置まで移動した後、１群レンズ駆動アクチュエータ２２の回転が停止する。この停止位置では、図４のカム溝の展開図において、カムピン１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、カム枠１７の周方向とほぼ平行な部分１９ａに到達している。これにより、図９に示す状態に移行し、撮影時の状態に比べて長さＣだけ短くなった沈胴状態となる。
【００５３】
ここで、沈胴式レンズ鏡筒１の光軸方向の長さを変える沈胴動作については１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２を用い、ズーミング動作については２群レンズ駆動アクチュエータ６を単独で使用している。そのため、実際の撮影でのズーミング動作は、１群レンズＬ１を繰り出した状態で行うため、１群レンズ駆動アクチュエータ２２を動作させる必要はなく、２群レンズ駆動アクチュエータ６のみを駆動して図１０、図１１、又は図１２の任意の位置に２群レンズＬ２を移動させてズーミングを行うことができる。したがって、ズーミング動作を行うなどの撮影を行う際には、図１７に示した従来方式の沈胴式レンズ鏡筒とは異なり、ズーム倍率に応じて、鏡筒の繰り出し動作及び繰り込み動作を行う必要がない。図１７の従来の沈胴式のレンズ鏡筒においては、ズーミング動作時に、１つの駆動アクチュエータ６９を回転させ、減速ギアトレイン６８を介してカム筒６１を回転させて、移動レンズ枠６２，６３を同時に駆動していたため、ズーミング速度が遅く、駆動音が大きい。本発明の沈胴式のレンズ鏡筒１は、２群レンズ駆動アクチュエータ６としてステッピングモータを使用し、そのステッピングモータに取り付けられた送りネジ６ａを介して、２群移動枠５を直接駆動するため、送り速度も速く、動作音も小さい。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用方法を行うことができる。
【００５４】
なお本実施の形態においては、電源オン後にズーミング用のレンズである２群レンズＬ２を所定のズーム倍率の位置まで移動させるためには、沈胴状態より予め１群レンズＬ１を所定位置まで移動させる必要があり、このための時間が必要である。しかしながら、図１７の従来の沈胴式レンズ鏡筒のように、複数の移動レンズ枠６２，６３を１つの駆動アクチュエータ６で駆動するのではなく、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２をそれぞれ単独のアクチュエータで駆動するので、１つのアクチュエータが必要とする駆動力は小さく、駆動速度（アクチュエータの回転数）を大きくできるため、全体としては時間を短縮することが可能である。
【００５５】
以上のように第１の実施の形態によれば、高倍率対応のレンズを搭載したＤＳＣにおいて、ズーミング用レンズ群Ｌ２が沈胴位置、特に望遠端位置又はその近傍の位置にあるときに、該ズーミング用レンズ群Ｌ２の絶対位置を検出できるように原点検出センサ２５を配置したことにより、電源オン後のレンズ群Ｌ２の位置を、広角端を経由させることなく、瞬時に望遠端位置付近に移動させることが可能となるため、ズームアップした大事なシャッターチャンスを逃すことがないという顕著な効果が得られる。
【００５６】
また、１群レンズＬ１及び２群レンズＬ２が、像ぶれ補正用レンズＬ３に対し、少なくとも同一方向に傾くように構成したことにより、光学性能の低下量を最小限に抑えつつ、未使用時の全長を短くすることが可能となる。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、１群レンズＬ１を設けた１群枠２と１群移動枠３とを別々の構成としたが、一体の構成とし、その一体部分にガイドポールを固定する構成としても良い。
【００５８】
なお、３群レンズＬ３については、像ぶれ補正装置３１を用いて光軸と直交する方向に移動可能としたが、３群レンズＬ３が３群枠８に固定された、像ぶれ補正装置を搭載しない一般のレンズ鏡筒であっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５９】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒を用いた光学機器について、図１４を用いて説明する。図１４は本実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。本実施の形態の光学機器は、以下の説明を除いて実施の形態１と同様である。実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図１４の本実施の形態のアクチュエータ駆動回路は、図６に示す第１の実施の形態のアクチュエータ駆動回路に対し、ズーム初期位置記憶手段５３を追加したものである。このズーム初期位置記憶手段５３は、例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリで構成され、ＤＳＣ３５を用いて撮影終了後、電源をオフする直前のズーム位置を初期光学ズーム倍率情報として記憶する。すなわち、図１０、図１１、図１２に示すいずれかの撮影状態において、電源ボタン３７がオフされると、その直前のズーム位置が、ズーム初期位置記憶手段５３に記憶される。
【００６１】
その後、ＤＳＣ３５の電源ボタン３７がオンとなると、１群レンズＬ１を駆動する１群レンズ駆動アクチュエータ２２が回転し、図１０に示す状態に移行する。次に、マイクロコンピュータ３６は、ズーム初期位置記憶手段５３に記憶されたズーム位置を読み出し、読み出されたズーム初期位置記憶値に応じて、ズーミング用レンズである２群レンズＬ２を所定位置に移動させる。例えば、ズーム初期位置記憶値が広角端の状態に対応するものであれば、図１２に示す状態まで２群移動枠５を移動させて、撮影準備状態となる。
【００６２】
以上のように本実施の形態によれば、高倍率対応のレンズを搭載したＤＳＣにおいて、電源を切断した後も、切断前のズーム位置の設定値を自動的に記憶するため、何度も同じ画角にて撮影する際に非常に有効である。
【００６３】
なお、ズーム位置の初期値については、撮影者がＤＳＣのリセットボタン（図示せず）を押すことにより、例えば望遠端に自動的に設定できるような、再設定機能を搭載してもよい。
【００６４】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態における沈胴式レンズ鏡筒を用いた光学機器について、図１５、図１６を用いて説明する。図１５は本実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図、図１６はズーム初期位置選択手段の操作パネルを示した概略図である。本実施の形態の光学機器は、以下の説明を除いて実施の形態１と同様である。実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図１５の本実施の形態のアクチュエータ駆動回路は、図１４に示す第２の実施の形態のアクチュエータ駆動回路に対し、ズーム初期位置選択手段５４を追加したものである。ズーム初期位置選択手段５４の操作パネルはＤＳＣ３５の外表面上の操作部に設けられ（図８参照）、その外観は図１６に示すように、ズーム位置を選択するための矢印キー５４ａと、現在のズーム位置を点灯して表示する表示部５４ｂとからなる。使用者が矢印キー５４ａを押してズーム位置を選択することにより、電源オン後のズーム位置を、撮影者が自由に選択することができる。選択されたズーム位置は、ズーム初期位置記憶手段５３に初期光学ズーム倍率情報として記憶される。
【００６６】
電源オン後の動作については、第２の実施の形態にて説明したのと同一であるので、その説明を省略する。
【００６７】
以上のように本実施の形態によれば、電源オン時のズーム倍率を、撮影者が自由に設定可能としたことにより、撮影する場面や状況に応じて、その使い分けが可能となるので、シャッターチャンスを逃すなどの不都合が生じにくくなる。
【００６８】
なお、選択するズーム初期位置については、広角端からから望遠端までの範囲で、無段階に設定できるようにしてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の沈胴式レンズ鏡筒によれば、電源オン後のズーム位置情報を、瞬時に検出し初期化できるので、次のズーム位置へ移行する時間を短縮することができる。また、第１レンズ群と第２レンズ群を別々に駆動するので、ズーム速度の高速化、ズーム音の静音化が達成された沈胴式レンズ鏡筒を実現することができる。したがって、撮影者は瞬時に画角を変更することが可能となり、被写体を追いかける、動画を撮影するなど、従来のＤＳＣでは不向きであった使用方法を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒のガイドポール支持部を説明する分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は理想的な沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｂ）は従来の沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図、図３（ｃ）は本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒におけるレンズの傾きを示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒におけるカム溝の展開図である。
【図５】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒における２群レンズの原点検出センサの取り付け位置を説明する分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１における光学機器の画像処理部のハードウェアウェア構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態１における光学機器における操作部の概略図である。
【図９】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の沈胴時での断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の望遠端使用時での断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の広角端と望遠端との中間位置での使用時の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における沈胴式レンズ鏡筒の広角端使用時での断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における光学機器を用いて所定のズーム倍率で撮影した際の撮影画像を説明する図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態における光学機器のアクチュエータ駆動回路の構成を示したブロック図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における光学機器のズーム初期位置選択手段の操作パネルを示した概略図である。
【図１７】従来の沈胴式レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図１８】従来の沈胴式レンズ鏡筒のカム筒の内周面に形成されたカム溝の展開図である。
【符号の説明】
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ（ズーム用レンズ）
Ｌ３ ３群レンズ（像ぶれ補正用レンズ群）
Ｌ４ ４群レンズ（フォーカス用レンズ）
１ 沈胴式レンズ鏡筒
２ １群保持枠
３ １群移動枠
４ａ，４ｂ ガイドポール
５ ２群移動枠
６ ２群レンズ駆動アクチュエータ
８ ３群枠
８ａ，８ｂ ガイドポール支持部
９ ４群移動枠
１０ マスターフランジ
１１ａ，１１ｂ ガイドポール
１２ ４群レンズ駆動アクチュエータ
１３ ラック
１４ 撮像素子（ＣＣＤ）
１５ 駆動枠
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ カムピン
１７ カム枠
１７ａ 駆動ギア取り付け部
１７ｂ 駆動アクチュエータの取り付け部
１７ｃ 原点検出センサの取り付け部
１７ｄ 駆動ギアの軸受け部
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ カム溝
１９ 駆動ギア
２１ 駆動ユニット
２２ １群レンズ駆動アクチュエータ
２３ 減速ギアユニット
２４ シャッターユニット
２５ ２群レンズ用原点検出センサ
２６ ４群レンズ用原点検出センサ
２７ １群レンズ用原点検出センサ
３１ 像ぶれ補正装置
３５ ＤＳＣ
３６ マイクロコンピュータ
３７ 電源ボタン
３８ 変倍用レバー
３９ シャッターボタン
４１ｙ，４１ｘ 電磁アクチュエータ
５２ 画像表示手段
５３ ズーム初期位置記憶手段
５４ ズーム初期位置選択手段
Claims (6)
- 第１レンズ群と、
前記第１レンズ群よりも像面側に配置されたズーミング用の第２レンズ群と、
前記第１レンズ群を保持し、光軸方向に移動可能な１群移動枠と、
前記１群移動枠に一端が固定されたガイドポールと、
前記第２レンズ群を保持し、前記ガイドポールによって光軸方向へ摺動可能となるように支持された２群移動枠と、
前記２群移動枠に設けられ前記ガイドポールが摺動可能に貫通する支持部と、
前記１群移動枠を撮影時には被写体側に位置し、非撮影時には像面側に位置するように移動させるための第１アクチュエータと、
前記２群移動枠を光軸方向に移動させるための第２アクチュエータと、
を備え、
前記第２アクチュエータは、送りネジを有し、非撮影時において前記１群移動枠よりも被写体側に突出しないように固定されており、
前記支持部が前記２群移動枠から前記第２レンズ群よりも像面側に突出しており、前記支持部の像面側の端の近傍に前記送りネジと噛合するラックが設けられており、
前記ラックは、非撮影時において前記１群移動枠より像面側に位置する
ことを特徴とする沈胴式レンズ鏡筒。 - 前記ラックは、前記２群移動枠の最も像面側に配置されている、請求項１に記載の沈胴式レンズ鏡筒。
- 前記２群移動枠が最も像面側の位置又はその近傍にあるときに、前記２群移動枠の光軸方向における絶対位置を検出できるように配置された検出手段をさらに備える、請求項１又は２に記載の沈胴式レンズ鏡筒。
- ズーミング動作において、前記第２アクチュエータを単独で使用して前記２群移動枠を移動する、請求項１から３のいずれかに記載の沈胴式レンズ鏡筒。
- ズーミング動作において、前記第１アクチュエータは前記１群移動枠を移動しない、請求項１から４のいずれかに記載の沈胴式レンズ鏡筒。
- 前記ガイドポールは、前記１群移動枠の内側に配置されており、
前記２群移動枠は、前記１群移動枠の内側に配置されている、請求項１から５のいずれかに記載の沈胴式レンズ鏡筒。
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