JP4532673B2 - 光学機器および撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の撮影装置に用いられるレンズ鏡筒その他の光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ用のズームレンズとしては、例えば被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の４つのレンズ群から構成されるものがある。
【０００３】
図６（Ａ），（Ｂ）には、一般的な４群レンズ構成のズームレンズの鏡筒構造を示している。なお、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面を示している。
【０００４】
このズームレンズを構成する４つのレンズ群２０１ａ〜２０１ｄは、固定された前玉レンズ２０１ａ、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエーターレンズ群２０１ｂ、固定されたアフォーカルレンズ２０１ｃ、および光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーシングレンズ群２０１ｄからなる。
【０００５】
ガイドバー２０３，２０４ａ，２０４ｂは光軸２０５と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行う。ＤＣモーター２０６はバリエーターレンズ群２０１ｂを移動させる駆動源となる。
【０００６】
前玉レンズ２０１ａは前玉鏡筒２０２に保持され、バリエーターレンズ群２０１ｂはＶ移動環２１１に保持されている。また、アフォーカルレンズ２０１ｃは中間枠２１５に、フォーカシングレンズ群２０１ｄはＲＲ移動環２１４に保持されている。
【０００７】
前玉鏡筒２０２は、後部鏡筒２１６に位置決め固定されており、両鏡筒２０２，２１６によってガイドバー２０３が位置決め支持されているとともに、ガイドスクリュウ軸２０８が回転可能に支持されている。このガイドスクリュウ軸２０８は、ＤＣモータ２０６の出力軸２０６ａの回転がギア列２０７を介して伝達されることにより回転駆動される。
【０００８】
バリエーターレンズ群２０１ｂを保持するＶ移動環２１１は、押圧ばね２０９とこの押圧ばね２０９の力でガイドスクリュウ軸２０８に形成されたスクリュー溝２０８ａに係合するボール２１０とを有しており、ＤＣモータ２０６によってガイドスクリュー軸２０８が回転駆動されることにより、ガイドバー２０３にガイドおよび回転規制されながら光軸方向に進退移動する。
【０００９】
後部鏡筒２１６とこの後部鏡筒２１６に位置決めされた中間枠２１５にはガイドバー２０４ａ，２０４ｂが嵌合支持されている。ＲＲ移動環２１４は、これらガイドバー２０４ａ，２０４ｂによってガイドおよび回転規制されながら光軸方向に進退可能である。
【００１０】
フォーカシングレンズ群２０１ｄを保持するＲＲ移動環２１４には、ガイドバー２０４ａ，２０４ｂにスライド可能に嵌合するスリーブ部が形成されており、またラック２１３が光軸方向についてＲＲ移動環２１４と一体的となるように組み付けられている。
【００１１】
ステッピングモーター２１２は、その出力軸に一体形成されたリードスクリュー２１２ａを回転駆動する。リードスクリュー２１２ａにはＲＲ移動環２１４に組み付けられたラック２１３が係合しており、リードスクリュー２１２ａが回転することによって、ＲＲ移動環２１４がガイドバー２０４ａ，２０４ｂによりガイドされながら光軸方向に移動する。
【００１２】
なお、バリエーターレンズ群の駆動源としては、フォーカシングレンズ群の駆動源と同様にステッピングモータを用いてもよい。
【００１３】
そして、前玉鏡筒２０２、中間枠２１５および後部鏡筒２１６により、レンズ等を略密閉収容するレンズ鏡筒本体が形成される。
【００１４】
また、このようなステッピングモータを用いてレンズ群保持枠を移動させる場合には、フォトインタラプタ等を用いて保持枠が光軸方向の１つの基準位置に位置することを検出した後に、ステッピングモータに与える駆動パルスの数を連続的にカウントすることにより、保持枠の絶対位置を検出する。
【００１５】
図７には、従来の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示している。この図において、図１１にて説明したレンズ鏡筒の構成要素については、図６と同符号を付す。
【００１６】
２２１はＣＣＤ等の固体撮像素子、２２２はバリエーターレンズ群２０１ｂの駆動機構であり、モータ２０６（又はステッピングモータ）、ギア列２０７およびガイドスクリュー軸２０８等を含む。
【００１７】
２２３はフォーカシングレンズ群２０１ｄの駆動機構であり、ステッピングモータ２１２、リードスクリュー軸２１２ａおよびラック２１３等を含む。
【００１８】
２２４はバリエーターレンズ群２０１ｂとアフォーカルレンズ２０１ｃとの間に配置された絞り装置２３５の駆動機構である。
【００１９】
２２５はズームエンコーダー、２２７はフォーカスエンコーダーである。これらのエンコーダーはそれぞれ、バリエーターレンズ群２０１ｂおよびフォーカシングレンズ群２０１ｄの光軸方向の絶対位置を検出する。なお、図１１に示すようにバリエーター駆動源としてＤＣモータを用いる場合には、ボリューム等の絶対位置エンコーダーを用いたり、磁気式のものを用いたりする。
【００２０】
また、駆動源としてステッピングモーターを用いる場合には、前述したような基準位置に保持枠を配置してから、ステッピングモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法を用いるのが一般的である。
【００２１】
２２６は絞りエンコーダーであり、モータ等の絞り駆動源２２４の内部にホール素子を配置し、ローターとステーターの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。
【００２２】
２３２は本カメラの制御を司るＣＰＵである。２２８はカメラ信号処理回路であり、固体撮像素子２２１の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート２２９およびＡＦゲート２３０を通過する。即ち、露出決定およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。
【００２３】
２３１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。２３３はズームスイッチ、２３４はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ２３４は、変倍に際して被写体距離とバリエーターレンズ位置に応じてセットすべきフォーカシングレンズ位置の情報を記憶する。なお、ズームトラッキングメモリとしてＣＰＵ２３２内のメモリを使用してもよい。
【００２４】
例えば、撮影者によりズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２は、ズームトラッキングメモリ２３４の情報をもとに算出したバリエーターレンズとフォーカシングレンズの所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダー２２５の検出結果となる現在のバリエーターレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたバリエーターレンズのセットすべき位置、およびフォーカスエンコーダー２２７の検出結果となる現在のフォーカスレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたフォーカスレンズのセットすべき位置がそれぞれ一致するように、ズーム駆動機構２２２とフォーカスシング駆動機構２２３を駆動制御する。
【００２５】
また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路２３１の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２３２は、フォーカシング駆動機構２２３を駆動制御する。
【００２６】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ２３２は、ＡＥゲート２２９を通過したＹ信号の出力の平均値を所定値として、絞りエンコーダー２２６の出力がこの所定値となるように絞り駆動源２２４を駆動制御して、開口径をコントロールする。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年撮影レンズには小型化、小径化が求められており、従来からビデオカメラ用のズームレンズとして最も多く用いられている光学タイプである、被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の４つのレンズ群から構成される光学タイプでは、前玉が固定であるため、光学系を保持する鏡筒全長が長くなるという問題がある。
【００２８】
そこで、収納時に前玉がカメラ本体に対して沈胴（収納）する沈胴鏡筒又はＷｉｄｅ端にて光学全長が短くなる前玉位置可変ズーム光学タイプが提案されている。
【００２９】
しかし、前述の沈胴鏡筒や前玉位置可変タイプの鏡筒構造はヘリコイド等を用いていたため、鏡筒構造が複雑且つ大きくなり、さらに部品点数も増えてコストアップを伴うという問題がある。
【００３０】
また、ヘリコイドを用いない場合には、リードネジと移動群に構成されたラック部材による駆動を行うが、この場合、前玉レンズ群に外力等が加わった場合に前玉レンズ群に構成されたラックがリードネジ上の正規の位置から他の位置にずれてしまう、いわゆるラックずれを起こしてしまうおそれがある。そして、このラックずれが発生すると、前玉レンズ群の位置情報が崩れてしまい、前玉レンズ群とフォーカスレンズ群が全焦点距離において所望のレンズ間隔になるよう制御することで合焦状態を保っていた制御に支障が生じ、これを回復させるためには一旦電源を再投入して初期位置確認動作を行わなければならない。
【００３１】
そこで、本発明は、簡単なカム機構により移動要素群の使用領域での駆動および収納駆動を可能とするとともに、前玉に外力等が加わった場合でもラックずれを防止でき、外力解除後には合焦状態が確保できるコンパクトな光学機器を提供することを目的としている。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願第１の発明では、駆動源を備えた駆動ユニットによって駆動される板カムにより光学系を構成する複数の移動要素群を光軸方向に駆動する光学機器であって、上記板カムが、駆動ユニットが第１の作動領域で作動するときに回動して複数の移動要素群を駆動し、駆動ユニットが上記第１の作動領域に連続する第２の作動領域で作動するときに光軸方向移動して複数の移動要素群を駆動するように構成している。
【００３３】
これにより、ヘリコイドやカム環といった機器の大型化（大径化）を招く部材を用いることなく、１つの駆動ユニットと板カムとからなる簡単な機構で、複数の移動要素群の光軸方向駆動を行うことが可能となる。
【００３４】
また、本願第２の発明では、駆動源を備えた駆動ユニットによって駆動される板カムにより光学系を構成する第１および第２の移動要素群を光軸方向に駆動する光学機器であって、上記板カムが、駆動ユニットが第１の作動領域で作動するときに回動して第１および第２の移動要素群を互いに反対方向に駆動し、駆動ユニットが上記第１の作動領域に連続する第２の作動領域で作動するときに光軸方向移動して第１および第２の移動要素群を互いに同じ方向に移動するように構成している。
【００３５】
これにより、上記第１の発明と同様に簡単な機構で、例えば、第１および第２の移動要素群を互いに反対方向に駆動したり、同じ方向に駆動したりするといった、複雑な移動要素群の駆動が可能となる。
【００３６】
そして、これら第１および第２の発明において、駆動ユニットを第１の作動領域で作動させることによって複数の移動要素群を撮影等での使用領域で駆動する一方、第２の作動領域で作動させることによって複数の移動要素群（特に、最も物体側に位置する移動要素群）を収納領域で駆動させるようにすれば、携帯時等においてコンパクトな光学機器とすることが可能である。
【００３７】
上記複数の移動要素群のうちの１つに光量調節ユニットを設けるようにして、光学配置の自由度を高め、光学系の小型化等を図るようにしてもよい。
【００３８】
また、複数の移動要素群のうち１つが最も物体側の移動要素群である場合に、この移動要素群を、板カムのカム部に対して像面側からバネ付勢することにより、この移動要素群に物体側からの外力等が加わった際にはこの移動要素群がバネ付勢力に抗してカム部から離脱してその外力等が板カムおよび駆動ユニットに伝わるのを防止することが可能となり、外力等がなくなった場合には上記バネ付勢力によって再びカム部に対して移動要素群が当接して光学性能が保証される。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態であるビデオカメラ用ズームレンズの光学系を示しており、図２には、図１の光学系を配置したレンズ鏡筒（光学機器）の構成を示している。また、図３には、上記レンズ鏡筒内の板カム機構を示しており、図４には、上記レンズ鏡筒を図中Ａ−Ａで示す線上で切断したときの断面を示している。さらに、図５には、上記レンズ鏡筒に使用されるズームモータユニットの構成を示している。
【００４０】
図１において、Ｌ１は第１群レンズ（第１の移動要素群：変倍レンズ群）である凸レンズである。Ｌ２は第２群レンズ（第２の移動要素群：補正レンズ群）であり、ズーミング時に第１群レンズＬ１と反対方向に移動して第１群レンズＬ１の移動に伴うピント移動を補正する凹レンズである。
【００４１】
Ｌ３は固定の第３群レンズである凸レンズ、Ｌ４はフォーカス調整を行う第４群レンズである凸レンズ、Ｉは絞りユニット（光量調節ユニット）を示している。図１には、上からテレ状態、ワイド状態、そして沈胴（収納）状態を示しており、矢印で示すようにテレからワイドにズーミングすることによって第１群レンズＬ１は像面側へ、第２レンズ群Ｌ２は被写体（物体）側へ移動する。そして、撮影を行わない時は沈胴状態へ移動するために、第１群および第２群レンズＬ１，Ｌ２がほぼ同間隔を保ちながら像面側に移動する。
【００４２】
次に、上記光学系を駆動する構成につて説明する。図２および図４において、１は第１群レンズＬ１を保持する１群鏡筒を示す。この１群鏡筒１は、２本のガイドバー６ａ，６ｂ（図３参照）によって光軸方向へ移動可能に保持されている。 ２は第２群レンズＬ２を保持する２群鏡筒を示し、１群鏡筒１と同様に２本のガイドバー７ａ，７ｂ（図３参照）によって光軸方向へ移動可能に保持されている。
【００４３】
３は第３群レンズＬ３を保持するアフォーカル鏡筒を示し、固定鏡筒５とローパスフィルタＬ５とを保持した後部鏡筒８に挟持され、図示しないビスによって固定されている。
【００４４】
後部鏡筒８の後部には、図示しないＣＣＤセンサが取り付けられている。４は第４群レンズＬ４を保持する４群鏡筒を示し、２群鏡筒２と共通のガイドバー７ｂとガイドバー９とによって光軸方向へ移動可能に保持されている。
【００４５】
ガイドバー６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂは固定鏡筒５と後部鏡筒８とで両端を保持されており、ガイドバー９はアフォーカル環３と後部鏡筒８とによって両端を保持されている。これら５本のガイドバーによって１群鏡筒１、２群鏡筒２および４群鏡筒４の光軸方向のガイドとガイドバー周りでの回り止めとを行っている。
【００４６】
１０は電磁アクチュエータによって絞り羽根を駆動するＩＧメータを示し、固定鏡筒５と後部鏡筒８との間に挟持されたアフォーカル環３に図示しないビスによって固定されている。なお、固定鏡筒５、後部鏡筒８およびアフォーカル環３により鏡筒（機器）本体が構成される。
【００４７】
ＺＵはズームモータユニット（駆動ユニット）を示し、図５に示すように、略Ｕ字形をした保持板１２により、駆動源としてのステッピングモータであるズームモータ１１とこのモータ１１の出力軸に一体化されたスクリュー軸１３とが保持されて構成されて、固定鏡筒５にビスで固定されている。
【００４８】
保持板１２における両端間には、スクリュー軸１４に平行に延びるガイド軸１３が取り付けられており、このガイド軸１３にはキャリッジ１５が軸方向に移動可能に嵌合している。
【００４９】
キャリッジ１５には、スクリュー軸１４に噛み合うラック部１５ａが形成されている。ズームモータ１１が作動してスクリュー軸１３が回転すると、このスクリュー軸１３とラック部１５ｂとの送りネジ作用によって、キャリッジ１５が光軸方向に駆動される。また、キャリッジ１５には、このキャリッジ１５と後述する板カム１６に形成された連結長溝１６ｅに係合する連結ピン１５ａが形成されている。このため、板カム１６は、ズームモータユニットＺＵからキャリッジ１５を介して光軸方向駆動力を受けることになる。
【００５０】
１群鏡筒１にはカムフォロワー１ａが形成されており、板カム１６の回動に伴いこの板カム１６に形成された第１カム部１６ｄとの当接位置が変位することにより１群鏡筒１が光軸方向に駆動される。同様に、２群鏡筒２にもカムフォロワー２ａが形成されており、板カム１６の回動に伴いこの板カム１６に形成された第２カム部１６ｆとの当接位置が変位することにより２群鏡筒２が光軸方向に駆動される。
【００５１】
ＦＵ（図３参照）はフォーカスモータユニットであり、略Ｕ字形をした保持板１８ｂにより、ステッピングモータであるフォーカスモータ１８とこのモータ１８の出力軸に一体化されたスクリュー軸１８ａとが保持されて構成され、後部鏡筒８にビスで固定されている。
【００５２】
４群鏡筒４には、スクリュー軸１８ａに噛み合うラック１９が取り付けられており、フォーカスモータ１８が作動してスクリュー軸１８ａが回転すると、このスクリュー軸１８ａとラック１９との送りネジ作用によって４群鏡筒４が光軸方向に駆動される。
【００５３】
なお、ラック１９は、スプリング２０によってスクリュー軸１８ａに対して噛み合う方向と、４群鏡筒４に対して光軸方向に押圧される方向とに付勢されており、これによりスクリュー軸１８ａとの噛合いガタと４群鏡筒４に対するスラストガタとが取り除かれている。
【００５４】
また、ラック１９は、軸部１９ａ，１９ｂを、４群鏡筒４に光軸方向に延びるよう形成された穴部４ａに嵌合させることにより４群鏡筒４に取り付けられており、軸部１９ａ，１９ｂを中心に光軸直交面内にて回動可能となっている。このため、４群鏡筒４を光軸方向にガイドするガイドバー７ｂ，９とスクリュー軸１８ａとの平行度にずれがあっても４群鏡筒４のスムーズな光軸方向駆動が確保される。
【００５５】
１６は平板状の部材に、上記第１および第２のカム部１６ｄ，１６ｆと、連結長溝１６ｅとを形成してなる板カムを示し、この板カム１６における第１および第２のカム部１６ｄ，１６ｆが形成された部分の間には、直線状の長溝部分１６ａおよびこの長溝部分１６ａの中間位置から分岐する円弧溝部分１６ｃからなるガイド溝が形成されている。このガイド溝１６ａ，１６ｃには、アフォーカル環３に一体的に設けられた第１固定ピン３ａおよび第２固定ピン３ｂが係合している。
【００５６】
図２（ａ）に示すように、第１固定ピン３ａが長溝部分１６ａの像面側端１６ｇに当接し、第２固定ピン３ｂが円弧溝部分１６ｃに係合しているときに、板カム１６がキャリッジ１５から光軸方向駆動力を受けると、板カム１６は、第２固定ピン３ｂによってガイドされながら第１固定ピン３ａを中心に回動する。なお、板カム１６の回動範囲は、第２固定ピン３ｂと円弧溝部分１６ｃの先端および長溝部分１６ａの幅方向端１６ｉとの当接により制限される。
【００５７】
また、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、第１固定ピン３ａおよび第２固定ピン３ｂがともに長溝部分１６ａに係合しているときに、板カム１６がキャリッジ１５から光軸方向駆動力を受けると、板カム１６は、両固定ピン３ａ，３ｂによってガイドされながら光軸方向に移動する。なお、板カム１６の光軸方向移動範囲は、第１固定ピン３ａと長溝部分１６ａの像面側端１６ｇとの当接および第２固定ピン３ｂと長溝部分１６ａの被写体側端１６ｂとの当接により制限される。
【００５８】
なお、板カム１６は、１群鏡筒１におけるピン１ａの根元部分に形成された摺動面１ｂと、２群鏡筒２におけるピン２ａの根元部分に形成された摺動面２ｂとにより鏡筒内径側への移動が阻止されている。
【００５９】
また、図４に示すように、板カム１６を組み込んだ後、固定鏡筒５を組み込むことによって、板カム１６は固定鏡筒５の内周面に形成された２個所の凸部５ａに対して摺動可能に当接し、板カム１６の鏡筒外径側への移動が阻止される。摺動面１ｂ，２ｂと凸部５ａとの間には、板カム１６が滑らかに回動若しくは光軸方向移動できるだけの隙間が設けられている。
【００６０】
また、１群鏡筒１および２群鏡筒２はそれぞれ、ガイドバー６ｂ，７ｂの外周に配置されたコイルスプリング１７ａ，１７ｂにより像面側から被写体側に向けて付勢されており、それぞれのカムフォロワー１ａ，２ａは板カム１６の第１および第２のカム部１６ｄ，１６ｆに押し付けられる。これにより、前方に付勢しており、カムフォロワー１ａ，２ａと板カム１６の第１および第２のカム部１６ｄ，１６ｆとの当接ガタを無くするとともに、後述するワイド状態からテレ状態までの間での第１固定ピン３ａと長溝部分１６ａの像面側端１６ｇとの当接ガタを無くすることができる。なお、コイルスプリング１７ａ，１７ｂは、ズームモータ１１の負担を大きくさせないように、かついかなる鏡筒姿勢でも上記当接ガタを無くすることができるように、１群および２群鏡筒１，２をその自重に抗して持ち上げる程度のばね圧に設定されている。
【００６１】
次に、本実施形態のレンズ鏡筒におけるズーム領域（使用領域）での動作および沈胴領域（収納領域）での動作について説明する。
【００６２】
まず、レンズ鏡筒をテレ端状態からワイド端状態とするために、ズームモータユニットＺＵを、キャリッジ１５を図２（ａ）に示す位置から図２（ｂ）に示す位置に向けて移動させるよう作動（第１の作動領域で作動）させると、キャリッジ１５を介して板カム１６に光軸方向像面側への駆動力が作用するが、このとき第１固定ピン３ａが長溝部分１６ａの像面側端１６ｇに当接し、第２固定ピン３ｂが円弧溝部分１６ｃに係合しているため、板カム１６は第２固定ピン３ｂによってガイドされながら第１固定ピン３ａを中心に反時計回り方向に回動する。
【００６３】
そしてこの板カム１６の回動によって、コイルスプリング１７ａにより被写体側へ付勢されている１群鏡筒１は、カムフォロワー１ａの板カム１６におけるカム部１６ｄへの当接位置が変位することにより、像面側に移動する。また、コイルスプリング１７ｂにより被写体側へ付勢されている２群鏡筒２は、カムフォロワー２ａの板カム１６におけるカム部１６ｆへの当接位置が変位することにより、１群鏡筒１の移動方向と反対側、すなわち被写体側に移動する。
【００６４】
こうしてワイド端状態に達すると、板カム１６の長溝部分１６ａの幅方向端面１６ｉに第２固定ピン３ｂが当接し、板カム１６のそれ以上の反時計回り方向の回動が阻止される。このとき、長溝部分１６ａは光軸にほぼ平行となる。
【００６５】
そして、ズームモータユニットＺＵがさらに同一方向に、つまりキャリッジ１５を図２（ｂ）に示す位置から図２（ｃ）に示す位置に向けて移動させるよう作動（第２の作動領域で作動）すると、キャリッジ１５を介して板カム１６には像面側への駆動力が作用するが、第２固定ピン３ｂによって回動が阻止された板カム１６は、第１および第２固定ピン３ａ，３ｂにより長溝部分１６ａがガイドされながらキャリッジ１５とともに像面側に移動する。
【００６６】
そして板カム１６の像面側への移動に伴って１群および２群鏡筒１，２はコイルスプリング１７ａ，１７ｂの付勢力に抗してワイド端状態での間隔を保ったまま板カム１６と一体的に像面側に駆動される。そして、第２固定ピン３ｂが長溝部分１６ａの被写体側端１６ｂに当接すると、それ以上の板カム１６の像面側への移動が阻止され、沈胴端に達する。この沈胴端状態では、１群鏡筒１は鏡筒本体に対して突出しないよう収納される。
【００６７】
一方、沈胴端状態からワイド端状態に駆動するためにズームモータユニットＺＵを逆方向に作動（第２の作動領域で作動）させると、板カム１６、１群および２群鏡筒１，２は一体的に被写体側に繰り出す。そして、第１固定ピン３ａが板カム１６の長溝部分１６ａの像面側端１６ｇに当接するとそれ以上の被写体側への移動が阻止され、ワイド端状態となる。
【００６８】
さらに、ズームモータユニットＺＵを逆方向に作動させ続け、キャリッジ１５を図２（ｂ）に示す位置から図２（ａ）に示す位置に向けて移動させると、第１固定ピン３ａによってワイド端状態での位置からの被写体側への平行移動が阻止された板カム１６は、第１固定ピン３ａを中心に回動する。コイルスプリング１７ａにより被写体側へ付勢されている１群鏡筒１は、カムフォロワー１ａの板カム１６におけるカム部１６ｄへの当接位置が変位することにより、被写体側に移動する。また、コイルスプリング１７ｂにより被写体側へ付勢されている２群鏡筒２は、カムフォロワー２ａの板カム１６におけるカム部１６ｆへの当接位置が変位することにより、１群鏡筒１の移動方向と反対側、すなわち像面側に移動する。
【００６９】
なお、板カム１６の第１カム部１６ａの先端部近傍に形成された遮光部１６ｈは、板カム１６が図２（ｂ）に示す位置又は図２（ｃ）に示す位置に位置した際に、鏡筒本体に固定されたフォトインタラプタ（図示せず）の投光素子と受光素子の間に入り込む。これにより、板カム１６が基準位置に位置したことが検出され、この後、ズームモータ１１に入力するパルス数をカウントすることで板カム１６の位置検出が可能になる。板カム１６によって１群鏡筒１および２群鏡筒２の位置は連動して決まっているので、板カム１６の位置を検出すればズーム位置や沈胴位置ともに検出できるる。
【００７０】
４群鏡筒４にも同様な遮光壁４ｂが形成されており、図示しないインタラプタの投光素子と受光素子との間に入り込むことによって４群鏡筒４が基準位置に位置したことが検出される。その後はフォーカスモータ１４に入力するパルス数をカウントすることで４群鏡筒４の位置検出を行うことができる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態によれば、板カム１６を１枚設け、この板カム１６に１つのズームモータユニットＺＵから光軸方向駆動力を与えるだけの簡単な構成で、２つの移動要素群を光軸方向駆動することができる。しかも、ズーム動作時には１群鏡筒１と２群鏡筒２を互いに反対方向に移動させるとともに、沈胴領域では１群鏡筒１と２群鏡筒２とほぼ胴間隔を保ったまま同じ方向に移動させるといった、カム環を使用する場合と同等な複雑な駆動が可能になる。
【００７２】
さらに、沈胴状態では、１群鏡筒１を鏡筒本体内に収納するため、鏡筒全長が短かくなり、携帯等に都合良くすることができる。
【００７３】
その上、カム環やヘリコイド環を使用する場合に比べてコンパクト化し易く、また、モータ１１の負荷トルクも小さくて済むため、消費電力を少さくすることができる。さらに、板カム１６を１枚設けるだけであるので、鏡筒の組立性も良好であり、コストを安く抑えることができる。
【００７４】
また、本実施形態において、テレ端状態からワイド端状態の間に１群鏡筒１に物体側から外力等が作用したときは、１群鏡筒１はコイルスプリング１７ａの付勢力に抗して像面側に移動する。このとき、１群鏡筒１のカムフォロワー１ａは板カム１６の第１カム部１６ｄから離脱するため、板カム１６やキャリッジ１５やズームモータユニットＺＵに上記外力等が伝わらない。このため、１群鏡筒１に作用した外力等によってキャリッジ１５におけるラック部１５ｂのスクリュー軸１３に対する噛み合い位置がずれることがない。
【００７５】
一方、１群鏡筒１に作用していた外力等がなくなれば、コイルスプリング１７ａの付勢力によって１群鏡筒１が被写体側に押し戻され、再び１群鏡筒１のカムフォロワー１ａが板カム１６の第１カム部１６ｄに当接する。このため、これ以降の光学性能が保証される。
【００７６】
なお、上記実施形態では、駆動源としてステップモータを使用した場合について説明したが、他のＤＣモータ、リニアアクチュエータ等を用いるようにしても同様の効果が得られる。また、位置検出に関しても本実施形態は光学式の検出手段（フォトインタラプタ）を使用する場合について説明したが、磁気式、可変抵抗式等他の検出手段を利用してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、１、２群が移動し、絞り位置が固定の光学タイプであるレンズ鏡筒について説明したが、本発明は、板カムのカム部形状を変えることにより、１、２群および絞り位置が可変の光学タイプのレンズ鏡筒にも適用することができる。さらに、板カムのカム部形状を変えることにより、ズーム領域および沈胴領域にて１、２群を互いに同じ方向に駆動するようにしてもよい。
【００７８】
さらに、板カムにおける１群用カム部をアフォーカル環上の固定ピンを中心としたＲ形状に形成することにより、１群の光軸上の位置を撮影領域においては変化させずに、沈胴のみを行うことも可能となり、従来の所謂、前玉固定の４群リアフォーカス光学系に沈胴機能を追加することが可能となる。
【００７９】
また、上記実施形態では、ビデオカメラ用のレンズ鏡筒について説明したが、本発明はこれ以外の光学系を備えた光学機器にも適用することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１の発明によれば、ヘリコイドやカム環といった機器の大型化（大径化）を招く部材を用いることなく、１つの駆動ユニットと板カムとからなる簡単な機構で、複数の移動要素群の光軸方向駆動を行うことができる。
【００８１】
また、本願第２の発明によれば、上記第１の発明と同様に簡単な機構で、第１および第２の移動要素群を互いに反対方向に駆動したり、同じ方向に駆動したりするといった、複雑な移動要素群の駆動を行うことができる。
【００８２】
そして、これら第１および第２の発明において、駆動ユニットを第１の作動領域で作動させることによって複数の移動要素群を撮影等での使用領域で駆動する一方、第２の作動領域で作動させることによって複数の移動要素群（特に、最も物体側に位置する移動要素群）を収納領域で駆動させるようにすれば、携帯時等においてコンパクトな光学機器とすることができる。
【００８３】
また、上記複数の移動要素群のうち１つを光量調節ユニットとすれば、光量調節ユニットの配置自由度を高めることができ、光学系の小型化等を図ることができる。
【００８４】
また、複数の移動要素群のうち１つが最も物体側の移動要素群である場合に、この移動要素群を、板カムのカム部に対して像面側からバネ付勢するようにすれば、この移動要素群に物体側からの外力等が加わった際にはこの移動要素群がバネ付勢力に抗してカム部から離脱してその外力等が板カムおよび駆動ユニットに伝わるのを防止することができる。そして、外力等がなくなった場合には上記バネ付勢力によって再びカム部に対して移動要素群を当接させることができ、光学性能を保証することができる。
【００８５】
さらに、板カムにおける最も物体側の移動要素群用のカム部を板カムの回動軸を中心としたＲ形状に形成すれば、例えば、使用領域においては上記移動要素群の光軸方向位置を変化させずに、沈胴領域でのみ光軸方向移動を行わせることができ、いわゆる前玉固定のリアフォーカス光学系に対して沈胴機能を追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適した光学系の配置構成を示す説明図である。
【図２】上記光学系を備えた本発明の実施形態であるレンズ鏡筒の断面図。
【図３】上記レンズ鏡筒における駆動機構の要部の分解斜視図。
【図４】図２のレンズ鏡筒をＡ−Ａで切断した断面図。
【図５】上記レンズ鏡筒に用いられるズームモータユニットの分解斜視図。
【図６】従来のレンズ鏡筒の断面図。
【図７】従来のレンズ鏡筒における制御回路を示すブロック図。
【符号の説明】
１ １群鏡筒
１ａ カムフォロワー
２ ２群鏡筒
２ａ カムフォロワー
３ アフォーカル環
３ａ，３ｂ 固定ピン
４ ４群鏡筒
５ 固定鏡筒
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，９ ガイドバー
８ 後部鏡筒
１０ ＩＧメータ
１１ ズームモータ
１３，１８ａ スクリュー軸
１４ ガイド軸
１５ キャリッジ
１５ａ 連結ピン
１５ｂ ラック部
１６ 板カム
１６ａ 長溝部分
１６ｃ 円弧溝部分
１６ｄ 第１カム部
１６ｅ 長溝
１６ｆ 第２カム部
１７ａ，１７ｂ コイルスプリング
１８ フォーカスモータ
１９ ラック
２０ スプリング

Claims (19)

1. 駆動源を備えた駆動ユニットによって駆動される板カムにより光学系を構成する複数の移動要素群を光軸方向に駆動する光学機器であって、
   前記板カムは、前記駆動ユニットが第１の作動領域で作動するときに回動して前記複数の移動要素群を駆動し、前記駆動ユニットが前記第１の作動領域に連続する第２の作動領域で作動するときに光軸方向移動して前記複数の移動要素群を駆動することを特徴とする光学機器。
2. 前記駆動ユニットは、光軸方向に延びるスクリュー軸を備えた駆動源と、前記スクリュー軸に噛み合うとともに前記板カムに連結されたラック部材とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記駆動源がステッピングモータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記複数の移動要素群が、変倍レンズ群およびこの変倍レンズ群の移動によるピント移動を補正するための補正レンズ群を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学機器。
5. 前記複数の移動要素群が、光量調節ユニットを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学機器。
6. 前記駆動ユニットは、前記第１および第２の作動領域での作動により前記板カムに対して光軸方向への駆動力を与えるものであり、
   前記板カムは、直線状の長溝部分およびこの長溝部分の中間から分岐して延びる円弧溝部分からなるガイド部と、前記第１および第２の移動要素群をそれぞれカム駆動するためのカム部とを有しており、
   機器本体若しくは機器本体に固定された部材に、それぞれ前記ガイド部に係合する第１および第２のピンが形成されており、
   前記駆動ユニットが前記第１の作動領域で作動する際には、前記長溝部分の端部に前記第１のピンが係合するとともに前記円弧溝部分に前記第２のピンが係合して前記板カムの前記第１のピン回りでの回動が許容され、この板カムの回動により前記カム部がそれぞれ前記複数の移動要素群を駆動し、
   前記駆動ユニットが前記第２の作動領域で作動する際には、光軸方向に延びる前記長溝部分に前記第１および第２のピンが係合して前記板カムの光軸方向移動が許容され、この板カムの光軸方向移動により前記カム部がそれぞれ前記複数の移動要素群を駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光学機器。
7. 前記複数の移動要素群が撮影等に使用可能な使用領域および機器本体に収納される収納領域での移動が可能であり、
   前記駆動ユニットが前記第１の作動領域で作動する際には前記複数の移動要素群が前記使用領域で移動し、前記駆動ユニットが前記第２の作動領域で作動する際には前記複数の移動要素群が前記収納領域で移動することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学機器。
8. 前記複数の移動要素群のうち１つが前記光学系のうち最も物体側の移動要素群であり、
   前記最も物体側の移動要素群が、前記板カムのカム部に像面側からバネ付勢されて当接していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学機器。
9. 前記複数の移動要素群のうち１つが前記光学系のうち最も物体側の移動要素群であり、
   前記板カムにおける前記最も物体側の移動要素群に当接するカム部が、この板カムが回動するときの回動軸を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学機器。
10. 駆動源を備えた駆動ユニットによって駆動される板カムにより光学系を構成する第１および第２の移動要素群を光軸方向に駆動する光学機器であって、
    前記板カムは、前記駆動ユニットが第１の作動領域で作動するときに回動して前記第１および第２の移動要素群を互いに反対方向に駆動し、前記駆動ユニットが前記第１の作動領域に連続する第２の作動領域で作動するときに光軸方向移動して前記第１および第２の移動要素群を互いに同じ方向に移動することを特徴とする光学機器。
11. 前記駆動ユニットは、光軸方向に延びるスクリュー軸を備えた駆動源と、前記スクリュー軸に噛み合うとともに前記板カムに連結されたラック部材とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
12. 前記駆動源がステッピングモータであることを特徴とする請求項１０又は１１のいずれかに記載の光学機器。
13. 前記第１および第２の移動要素群が、変倍レンズ群およびこの変倍レンズ群の移動によるピント移動を補正するための補正レンズ群であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の光学機器。
14. 前記第１および第２の移動要素群のうち一方が、光量調節ユニットであることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の光学機器。
15. 前記駆動ユニットは、前記第１および第２の作動領域での作動により前記板カムに対して光軸方向への駆動力を与えるものであり、
    前記板カムは、直線状の長溝部分およびこの長溝部分の中間から分岐して延びる円弧溝部分からなるガイド部と、前記第１および第２の移動要素群をそれぞれカム駆動するためのカム部とを有しており、
    機器本体若しくは機器本体に固定された部材に、それぞれ前記ガイド部に係合する第１および第２のピンが形成されており、
    前記駆動ユニットが前記第１の作動領域で作動する際には、前記長溝部分の端部に前記第１のピンが係合するとともに前記円弧溝部分に前記第２のピンが係合して前記板カムの前記第１のピン回りでの回動が許容され、この板カムの回動により前記カム部がそれぞれ前記第１および第２の移動要素群を互いに反対方向に駆動し、
    前記駆動ユニットが前記第２の作動領域で作動する際には、光軸方向に延びる前記長溝部分に前記第１および第２のピンが係合して前記板カムの光軸方向移動が許容され、この板カムの光軸方向移動により前記カム部がそれぞれ前記第１および第２の移動要素群を互いに同じ方向に駆動することを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載の光学機器。
16. 前記第１および第２の移動要素群が撮影等に使用可能な使用領域および機器本体に収納される収納領域での移動が可能であり、
    前記駆動ユニットが前記第１の作動領域で作動する際には前記第１および第２の移動要素群が前記使用領域で移動し、前記駆動ユニットが前記第２の作動領域で作動する際には前記第１および第２の移動要素群が前記収納領域で移動することを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の光学機器。
17. 前記第１および第２の移動要素群のうち一方が前記光学系のうち最も物体側の移動要素群であり、
    前記最も物体側の移動要素群が、前記板カムのカム部に像面側からバネ付勢されて当接していることを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載の光学機器。
18. 前記第１および第２の移動要素群のうち一方が前記光学系のうち最も物体側の移動要素群であり、
    前記板カムにおける前記最も物体側の移動要素群の像面側に当接するカム部が、この板カムが回動するときの回動軸を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項１０から１７のいずれかに記載の光学機器。
19. 請求項１から１８のいずれかに記載の光学機器を備えたことを特徴とする撮影装置。

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