JP2012042563A - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プリズムの駆動負荷を小さくすることが可能で、プリズム駆動専用のアクチュエータを廃止することができるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】撮像装置は、カム筒６１を撮影位置と沈胴位置との間で光軸Ａ方向に沿って移動させることが可能なＳＷモーター５１と、プリズム５を上記撮影位置とは異なる中間位置と退避位置との間で光軸Ｂ方向に沿って移動可能に構成されたプリズム保持部材６と、ＳＷモーター５１の駆動力をプリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８を介してプリズム保持部材６に伝達するプリズム駆動部８０とを備え、プリズム駆動部８０は、プリズム５の位置に応じて、プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８の両方又はいずれか一方によりＳＷモーター５１の駆動力を伝達してプリズム保持部材６を移動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ鏡筒および撮像装置に関し、特に、屈曲光学系を用いた光学素子の駆動機構に関するものである。

従来の撮像装置におけるレンズ鏡筒は、例えば、次の構成を有する。すなわち、第１の光軸に沿って被写体側から入射する光束を取り込むレンズ群と、レンズ群を保持し、筐体から突出する使用位置と筐体内部に向けて沈胴する収納位置との間を第１の光軸に沿う方向に移動自在に設けられるレンズ枠である。さらに、レンズ群を透過した光束を第１の光軸に対して交差する第２の光軸に沿う方向へと折り曲げるプリズムと、プリズムによって折り曲げられた光束を受光する撮像素子である。プリズムは、レンズ群を透過した光束を撮像素子の側へと導く反射位置と、上記収納位置におけるレンズ枠の収納空間を確保する退避位置との間を移動自在に構成されている。

特許文献１では、カム筒の回転に連動してプリズムを退避位置と撮影位置の間で移動可能に構成するレンズ鏡筒が開示されている。

特許文献２では、プリズムを駆動するための専用のアクチュエータを設けたレンズ鏡筒が開示されている。

特開２００７−２２６１０６号公報 特開２００７−２１２６３０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、カム筒を駆動するモーターの出力を減速してカム筒に伝達した後に、プリズム駆動のために再度増速しているため、伝達効率が悪くプリズム駆動負荷が大きくなるという問題がある。

また、特許文献２に開示された技術では、カム筒を駆動するアクチュエータとは別にプリズム駆動用のアクチュエータを備えているため、コストが高くなり、撮像装置が大型化するという問題がある。

本発明の目的は、これらの問題を解決するレンズ鏡筒および撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、レンズ鏡筒を構成する沈胴鏡筒を撮影位置と沈胴位置との間で第１の光軸に沿って移動させることが可能な駆動源と、被写体側から入射した光束を屈曲させて撮像素子に導く光学素子と、前記光学素子を保持して前記撮影位置とは異なる中間位置と退避位置との間を第２の光軸に沿って移動可能に構成された保持部材と、前記駆動源の駆動力を第１の伝達機構と第２の伝達機構を介して前記保持部材に伝達する伝達機構とを備え、前記伝達機構は、前記光学素子の位置に応じて、前記第１の伝達機構と前記第２の伝達機構の両方又はいずれか一方により前記駆動源の駆動力を伝達して前記保持部材を移動させることを特徴とする。

本発明によれば、沈胴鏡筒（カム筒）を経ずに光学素子（プリズム）を駆動する駆動力の伝達経路が形成できるため、カム筒を経由してプリズムを駆動する場合に比べ、プリズム駆動負荷を小さくすることができる。また、カム筒を駆動する駆動源によりプリズムを駆動することで、プリズム駆動専用のアクチュエータを廃止することが可能になる。

本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置にある撮像装置の部分断面図である。 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置にある撮像装置の部分断面図である。 本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置にある撮像装置の部分断面図である。 カム筒及びプリズム保持部材を駆動する機構を説明するための分解斜視図である。 カム筒及びプリズム保持部材を駆動する機構を説明するための他の分解斜視図である。 プリズム保持部材とプリズム駆動部の構造を説明するための図である。 プリズム保持部材とプリズム駆動部側のギアとの係合状態を示す図であり、（ａ）はプリズムが中間位置にある状態、（ｂ）はプリズムが退避位置にある状態を示す。 固定筒の内周側の展開図である。 プリズムキャリアとプリズムディレイギア及びプリズムキャリアの位相関係を表した模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３は、本発明の実施形態に係るレンズ鏡筒を含む撮像装置を上側から見た部分断面図であり、図１はレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置（ワイド端）にある状態を示す。図２は、レンズ鏡筒がＴＥＬＥ位置（テレ端）にある状態を示す。図３は、レンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置（退避位置）にある状態を示す。

本実施形態では、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるレンズ鏡筒（レンズユニット）について説明する。レンズ鏡筒は、図１に示すように、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、第２レンズ群２０は、２群鏡筒２１に２群レンズ２が保持されている。１群レンズ１及び２群レンズ２から入射した光束は、プリズム５により１群レンズ１及び２群レンズ２の光軸Ａに対して略９０°の角度で交差する光軸Ｂの方向に屈曲されて、撮像素子８に導かれる。

プリズム５は、被写体側から入射した光束を屈曲させて撮像素子８に導く光学素子であり、光軸Ｂに沿って移動可能にプリズム保持部材６に保持されている。プリズム５と撮像素子８との間には、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０、及び光学フィルタ７が光軸Ｂに沿って配置されている。ここで、光軸Ａは本発明の第１の光軸の一例に相当し、光軸Ｂは本発明の第２の光軸の一例に相当する。

第３レンズ群３０は、前地板３２に固定された不図示のシャッタと、後地板３４に保持された３群レンズ３とを備える。後地板３４と前地板３２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が保持されており、第４レンズ群４０が光軸Ｂに沿って進退移動することで、変倍動作及び合焦動作が行われる。光学フィルタ７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。

図１において、レンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置にある状態では、第１レンズ群１０が光軸Ａに沿って前進すると共に、第２レンズ群２０が光軸Ａに沿って前進して第１のレンズ群１０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と撮像素子８との間の中間位置で停止し、第４レンズ群４０は、光軸Ｂに沿って撮像素子８から若干離れた位置で停止する。

図２において、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前進すると共に、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該プリズム５に接近した位置で停止し、第４レンズ群４０は、光軸Ｂに沿って撮像素子８に向かって移動して該撮像素子８に接近した位置で停止する。

図３において、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、光軸Ｂに沿って互いに干渉しないように撮像素子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が光軸Ａに沿って後退して、当該収納空間に収納される。

次に、レンズ鏡筒を構成するカム筒６１、固定筒６２、及び直進ガイド筒６３の動きについて説明する。

固定筒６２の内周部には、図８に示すように、沈胴鏡筒であるカム筒６１の外周部に設けられたカムピン１００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形成されている。そして、カム筒６１の外周部には、図４に示すように、駆動ギア６０に噛合するギア部６１ａが形成され、駆動ギア６０から駆動力が伝達されることで、カム筒６１が回転駆動される。このとき、固定筒６２のカム溝６２ａとカム筒６１のカムピン１００とのカム作用により、カム筒６１は光軸Ａに沿って進退することとなる。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、カム筒６１と一体となって回転可能で、且つ光軸Ａ方向に移動可能とされている。カム筒６１と直進ガイド筒６３との間には、第１レンズ群１０が配置され、第１レンズ群１０の１群鏡筒１１の外周部に設けたカムピンがカム筒６１の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方向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の内周部に設けた凸部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。

また、直進ガイド筒６３の内周側には、第２レンズ群２０が配置されており、この第２レンズ群２０は、第１レンズ群１０と同様に、２群鏡筒２１に設けた不図示のカムピンがカム筒６１の２群カム溝にカム係合する。さらに、直進ガイド筒６３には、光軸Ａ方向に不図示の貫通溝が設けられており、この貫通溝に２群鏡筒２１の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。

そして、カム筒６１が回転すると、カム筒６１の１群カム溝と１群鏡筒１１のカムピンとのカム作用により、１群鏡筒１１の凸部が直進ガイド筒６３の直進溝を光軸Ａ方向に摺動しながら、１群鏡筒１１がカム筒６１に対して光軸に沿って進退する。すなわち、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が退避位置と撮影位置との間を移動する。２群レンズ２についても、同様の動作によって退避位置と撮影位置との間を移動する。

次に、カム筒６１にモーターの駆動力を伝達する伝達機構と、プリズム５を保持するプリズム保持部材６にモーターの駆動力を伝達する伝達機構について説明する。

図４及び図５は、カム筒６１及びプリズム保持部材６を駆動する機構の一部を分解した斜視図である。

まず、カム筒６１にモーターの駆動力を伝達する伝達機構について説明する。

図４及び図５において、ＳＷモーター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駆動源である。ＴＷモーター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駆動源である。ＳＷモーター５１及びＴＷモーター５３は、それぞれモーター軸線を光軸Ｂ方向に向け、かつモーター出力軸を互いに向き合うように配置されている。ＳＷモーター５１のモーター軸には、ウォームギア５２が圧入され、ＴＷモーター５３のモーター軸には、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５７が同軸配置されている。太陽ギア５７は、３段の平ギアからなる太陽ギア５７ａ〜５７ｃを備え、太陽ギア５７ａに噛合する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及びギア部５６ａの被写体側を向く面に周方向に略等間隔で突設された３本の軸部を備え、３本の軸部には、それぞれズーム遊星ギア５８が軸支されている。また、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、ズーム遊星ギア５８は、太陽ギア５７ｂに噛合するようになっている。

ズームリングギア５５は、内歯ギア５５ａと外歯ギア５５ｂとを備える。内歯ギア５５ａには、ズーム遊星ギア５８が噛合する。外歯ギア５５ｂは、アイドラギア５９を介して駆動ギア６０に噛合する。駆動ギア６０は、カム筒６１のギア部６１ａに噛合する。

ＴＷモーター５３及びＳＷモーター５１とギア部６１ａとの間に配置されるギア列により、カム筒６１にモーターの駆動力を伝達する伝達機構を構成する。

次に、プリズム保持部材６にモーターの駆動力を伝達する伝達機構について説明する。

プリズム駆動部８０は、プリズムキャリア８１、プリズムディレイギア８２、プリズムリングギア８３、プリズム遊星ギア８４、退避トーションバネ８５、撮影トーションバネ８６、プリズム退避側駆動ギア８７、及びプリズム撮影側駆動ギア８８から成る。

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、３本の軸部には、それぞれプリズム遊星ギア８４が軸支されている。プリズム遊星ギア８４は、太陽ギア５７ｃ及び不図示のギア地板に固定された内歯ギアに噛合するようになっている。太陽ギア５７ｃが回転するとプリズムキャリア８１も回転し、これがプリズム駆動部８０への入力となる。

プリズムディレイギア８２のギア部には、本発明の第１の伝達機構であるプリズム退避側駆動ギア８７が噛合する。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。

プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２には、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、それぞれ当接部８１ａと当接部８２ａが設けられており、これらにより回転可能な範囲が規制される。また、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２には、退避トーションバネ８５の腕部（不図示）を引っ掛ける引っ掛け部（不図示）が設けられている。

退避トーションバネ８５は、コイル部とその両端からコイル軸方向に向けて延びる２本の腕部（不図示）から成る。これら２本の腕部は、プリズムキャリア８１の引っ掛け部（不図示）とプリズムディレイギア８２の引っ掛け部（不図示）にそれぞれ引っ掛かる。

また、退避トーションバネ８５は、プリズムキャリア８１をＣＷ方向に、プリズムディレイギア８２をＣＣＷ方向に回転付勢しており、この付勢力によって前述の当接部８１ａ，８２ａ同士が接触する位相が保たれている。なお、後述するが、ＣＷ方向については撮影位置へ向かう方向、ＣＣＷ方向については退避位置へ向かう方向とする。

プリズムリングギア８３のギア部には、本発明の第２の伝達機構であるプリズム撮影側駆動ギア８８が噛合する。プリズムリングギア８３は、プリズムキャリア８１に回転自在に軸支されている。

プリズムキャリア８１とプリズムリングギア８３には、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、それぞれ当接部８１ｂと当接部８３ｂが設けられており、これらにより回転可能な範囲が規制される。また、プリズムキャリア８１とプリズムリングギア８３には、撮影トーションバネ８６の腕部を引っ掛ける引っ掛け部（不図示）が設けられている。

撮影トーションバネ８６は、コイル部とその両端からコイル軸方向に向けて延びる２本の腕部（不図示）から成る。これら２本の腕部は、プリズムキャリア８１の引っ掛け部（不図示）とプリズムリングギア８３の引っ掛け部（不図示）にそれぞれ引っ掛かる。

また、撮影トーションバネ８６は、プリズムキャリア８１をＣＣＷ方向に、プリズムリングギア８３をＣＷ方向に回転付勢しており、この付勢力によって上述の当接部８１ｂ，８３ｂ同士が接触する位相が保たれている。

なお、退避トーションバネ８５及び撮影トーションバネ８６の各バネを引っ掛けるためのギア側の引っ掛け部については不図示としているが、上述した当接部８１ｂ，８３ｂと当接部８２ａ，８１ａが引っ掛け部として機能してもよい。

プリズムディレイギア８２とプリズムリングギア８３のギア歯数は同一で、またプリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８のギア歯数も同一に設計されている。そのため、プリズムディレイギア８２とプリズムリングギア８３が同一方向に同一速度で回転する場合、プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８も同一方向に同一速度で回転する。プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８はそれぞれプリズム駆動部８０からの出力ギアとなる。

プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８は、後述するプリズム保持部材６のラックギア６ｃと噛み合い状態及び噛み合い解除状態が可能に配置されている。プリズム保持部材６の位置によって少なくとも一方の出力ギアと噛み合う。この状態でプリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８を回転自由にして、プリズムキャリア８１を回転すると、プリズムキャリア８１、プリズムディレイギア８２、及びプリズムリングギア８３は一体的に回転する。このとき、プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８は同一方向に同一速度で回転する。

プリズムキャリア８１をＣＣＷ方向に回転すると、プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８は後述のプリズム保持部材６を撮影位置に駆動するため、プリズムキャリア８１のＣＣＷ方向を撮影方向と称する。一方、プリズムキャリア８１をＣＷ方向に回転すると、プリズム保持部材６が退避位置に駆動するため、プリズムキャリア８１のＣＷ方向を退避方向と称する。

プリズムキャリア８１を撮影方向に回転すると、プリズムキャリア８１の当接部８１ａとプリズムディレイギア８２の当接部８２ａが当接しているため、プリズムディレイギア８２は強制的に撮影方向に回転する。その結果、プリズム退避側駆動ギア８７は撮影方向に強制的に回転する。一方、プリズムリングギア８３は撮影トーションバネ８６の付勢力によって回転しているため、プリズム撮影側駆動ギア８８が回転自由であれば、撮影トーションバネ８６と共に撮影方向に回転する。プリズム撮影側駆動ギア８８を固定すると、撮影トーションバネ８６をチャージしながらプリズムキャリア８１は撮影方向への回転を続ける。

プリズムキャリア８１を退避方向に回転すると、プリズムキャリア８１の当接部８１ｂとプリズムリングギア８３の当接部８３ｂが当接しているため、プリズムリングギア８３は強制的に退避方向に回転する。その結果、プリズム撮影側駆動ギア８８は退避方向に強制的に回転する。一方、プリズムディレイギア８２は退避トーションバネ８５の付勢力によって回転しているため、プリズム退避側駆動ギア８７が回転自由であれば、退避トーションバネ８５と共に退避方向に回転する。プリズム退避側駆動ギア８７を固定すると、退避トーションバネ８５をチャージしながらプリズムキャリア８１は退避方向への回転を続ける。

ここで、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０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において、遊星ギア列の出力ギアであるズームリングギア５５と、カム筒を駆動する駆動ギア６０を中継するアイドラギア５９に、パルスギア列７０が接続している。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いる。フォトインタラプタ７２によってこの羽根が通過した回数を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。

次に、プリズム保持部材６と、本発明の伝達機構であるプリズム駆動部８０について図６、図７（ａ）、図７（ｂ）を参照して説明する。

図６は、プリズム保持部材６とプリズム駆動部８０の構造を説明するための図である。図６ではプリズム５が退避位置（図３に示すＳＩＮＫ位置）にある状態を示す。図７（ａ）はプリズム５が中間位置にある状態を示し、図７（ｂ）はプリズム５が撮影位置（図１、図２に示す撮影位置を含む）にある状態を示す。

図６において、プリズム保持部材６は、その内部にプリズム５を保持すると共に、２本のガイド軸８９，９０と光軸Ｂ方向に摺動自在に係合するための係合部６ａ，６ｂが形成されている。係合部６ａにはラックギア６ｃが形成されている。

プリズム５が退避位置にあるときはラックギア６ｃとプリズム退避側駆動ギア８７がギア結合する。プリズム５が中間位置にあるときはラックギア６ｃとプリズム退避側駆動ギア８７及びプリズム撮影側駆動ギア８８の両方とギア結合する。プリズム５が撮影位置にあるときはラックギア６ｃとプリズム撮影側駆動ギア８８がギア結合する。プリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８が回転するとプリズム５が光軸Ｂに沿って進退する。

図示のように、プリズム保持部材６を駆動するギアを２枚用いて、プリズム保持部材６の位置によって、各駆動ギアに順次噛み合うことで、プリズム保持部材６に設けられたラックギア６ｃの係合範囲を超えた長い距離を移動可能となる。

次に、ＳＷモーター５１とＴＷモーター５３を駆動したときの各ギアの動作について説明する。

ＳＷモーター５１を駆動してＴＷモーター５３を停止した場合、ＳＷモーター５１から駆動力が太陽ギア５７に伝達されて該太陽ギア５７が回転し、ＴＷモーター５３に接続されているズームキャリアギア５６は停止している。そのため、ズーム遊星ギア５８は公転せずに自転のみをする。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、太陽ギア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、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。

ズームリングギア５５の回転方向は、太陽ギア５７の逆向きとなる。そして、このとき、太陽ギアｃの回転がプリズム遊星ギア８４を経てプリズムキャリア８１に伝達される。ここでＳＷモーター５１をカム筒繰り出し方向に駆動した場合、プリズムキャリア８１もプリズム５を撮影位置に駆動する方向に回転する。そして、ＳＷモーター５１をカム筒６１の沈胴方向に駆動した場合は、プリズムキャリア８１もプリズム５を退避する方向に回転するようにギア列を設定されている。

プリズム保持部材６が図６に示すように退避位置にある場合、プリズム保持部材６は不図示の退避側メカ端に当接しており、これ以上退避位置に向かう方向への移動はできない。そのため、プリズム保持部材６のラックギア６ｃと係合しているプリズム退避側駆動ギア８７も退避方向に回転できず、プリズムディレイギア８２も退避方向に回転できない。一方、プリズム撮影側駆動ギア８８は、プリズム保持部材６のラックギア６ｃとの噛み合いが解除されているため、プリズム撮影側駆動ギア８８とプリズムリングギア８３は自在に回転できる。その結果、ＳＷモーター５１をカム筒６１の沈胴方向に駆動すると、プリズムキャリア８１とプリズムリングギア８３は撮影トーションバネ８６と共に一体的に回転する。このとき、プリズムディレイギア８２は停止しており、退避トーションバネ８５がチャージされる。

ＳＷモーター５１を繰り出し方向に駆動すると、プリズムキャリア８１とプリズムリングギア８３は撮影トーションバネ８６と共に一体的に回転する。退避トーションバネ８５がチャージされている場合は、プリズムディレイギア８２は退避トーションバネ８５によって退避方向へ付勢されているため停止している。退避トーションバネ８５のチャージが開放されて、プリズムキャリア８１の当接部８１ａとプリズムディレイギア８２の当接部８２ａが当接する。すると、プリズムディレイギア８２はプリズムキャリア８１によって強制的に撮影方向に回転し始めるため、プリズム保持部材６は撮影位置に向けて移動を始める。プリズム保持部材６が所定の距離を移動すると、プリズム保持部材６のラックギア６ｃがプリズム撮影側駆動ギア８８と噛み合う。

プリズム保持部材６が図７（ａ）に示すように中間位置にある場合、プリズム保持部材６は光軸Ｂ方向のどちら側へも移動可能である。そのため、ＳＷモーター５１を駆動すると、その駆動方向に従ってプリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２、プリズムリングギア８３、退避トーションバネ８５、撮影トーションバネ８６が一体的に回転して、プリズム保持部材６を駆動する。ここで、プリズム５を退避位置に向けて駆動する場合、プリズムリングギア８３は当接部８３ｂを通じてプリズムキャリア８１によって強制的に退避方向に回転しているため、ＳＷモーター５１の駆動力が直接プリズム保持部材６に伝達している。また、プリズム５を撮影位置に向けて駆動する場合、プリズムディレイギア８２は当接部８２ａを通じてプリズムキャリア８１によって強制的に撮影方向に回転しているため、ＳＷモーター５１の駆動力が直接プリズム保持部材６に伝達している。

以上説明した通り、撮影方向と退避方向のいずれに駆動する場合もＳＷモーター５１の駆動力が吸収されず、プリズム保持部材６に伝達される。その結果、プリズム保持部材６とガイド軸８９，９０の係合部に砂やゴミを噛み込んで、摺動が渋くなっても、プリズム保持部材６を確実に駆動することができる。

プリズム保持部材６が図７（ｂ）に示すように撮影位置にある場合、プリズム保持部材６は不図示の撮影側メカ端に当接しており、これ以上撮影位置に向かう方向への移動はできない。そのため、プリズム保持部材６のラックギア６ｃと係合しているプリズム撮影側駆動ギア８８も撮影方向に回転できず、プリズムリングギア８３も撮影方向に回転できない。一方、プリズム退避側駆動ギア８７は、ラックギア６ｃとの噛み合いが解除されているため、プリズム退避側駆動ギア８７とプリズムディレイギア８２は自在に回転できる。その結果、ＳＷモーター５１を撮影方向に駆動すると、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２は退避トーションバネ８５と共に一体的に回転する。このとき、プリズムリングギア８３は停止しており、撮影トーションバネ８６がチャージされる。

ＳＷモーター５１をカム筒６１の沈胴方向に駆動すると、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２は退避トーションバネ８５と共に一体的に回転する。撮影トーションバネ８６がチャージされている場合は、プリズムリングギア８３は撮影トーションバネ８６によって撮影方向へ付勢されているため停止している。撮影トーションバネ８６のチャージが開放されて、プリズムキャリア８１の当接部８１ｂとプリズムリングギア８３の当接部８３ｂが当接する。すると、プリズムリングギア８３はプリズムキャリア８１によって強制的に退避方向に回転し始めるため、プリズム保持部材６は退避位置に向けて移動を始める。プリズム保持部材６が所定の距離を移動すると、プリズム保持部材６のラックギア６ｃがプリズム退避側駆動ギア８７と噛み合う。

ＳＷモーター５１を停止してＴＷモーター５３を駆動した場合、ＳＷモーター５１に接続されている太陽ギア５７は停止し、ＴＷモーター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は自転と公転をする。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。そして、上記同様に、カム筒６１を回転駆動する。この場合、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、プリズム保持部材６には駆動力は伝達されない。

ＳＷモーター５１とＴＷモーター５３を同時に駆動した場合、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方向に１ｒｐｍ、ズームキャリアギア５６をＣＷ方向に１ｒｐｍで回転した場合を考える。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数は、ＣＣＷ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数は、ＣＷ方向に１．３ｒｐｍである。これらを合成すると、ズームリングギア５５はＣＷ方向に１ｒｐｍで回転する。

ここで、太陽ギア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で回転した場合を考える。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数は、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数は、ＣＷ方向に０．３９ｒｐｍである。これらを合成すると、ズームリングギア５５は停止することになる。すなわち、ここで説明した構成によると、ＳＷモーター５１とＴＷモーター５３の回転数と回転方向を適切に選択することで、カム筒６１を停止させたままプリズム５を駆動することができることが分かる。また、ＳＷモーター５１に連結したギア列の減速比は大きく、ＴＷモーター５３に連結したギア列の減速比は小さくなることが分かる。この点についての詳細は後述する。

次に、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図８及び図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照して説明する。

図８は、固定筒６２の内周側の展開図である。

図８に示すように、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１００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を保持するプリズム保持部材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９（ａ）〜図９（ｃ）は、プリズムキャリア８１とプリズムディレイギア８２及びプリズムリングギア８３の位相関係を表した模式図である。なお、同図は模式図であるため、各当接部の位置や形状は実際とは異なる。図９（ａ）〜図９（ｃ）に記載された太線の矢印は各トーションバネの付勢方向を示す。図９（ａ）〜図９（ｃ）に記載された凸形状は前述の当接部を示す。

撮像装置のレンズ鏡筒がＳＩＮＫ位置にある沈胴状態のとき、カムピン１００は図８中の６２ｃの位置にあり、カム筒６１が沈胴位置の状態となる。そして、図９（ａ）に示すように、プリズムキャリア８１の当接部８１ａとプリズムディレイギア８２の当接部８２ａが離れており、退避トーションバネ８５をオーバーチャージした位置にある。また、プリズムキャリア８１の当接部８１ｂとプリズムリングギア８３の当接部８３ｂは、撮影トーションバネ８６の付勢力によって当接した位置にある。この状態においてプリズム保持部材６は、退避トーションバネ８５のチャージ力によって退避方向に付勢されているが、不図示のメカ端によって退避方向への移動が規制されている。

撮像装置を撮影状態にするには、最初にＳＷモーター５１が繰り出し方向に回転する。カムピン１００は図８中の右方向に駆動され、リフトを有する区間で第１レンズ群１０と第２レンズ群２０を光軸Ａ方向に繰り出す。その間、プリズムキャリア８１もプリズム５を繰り出す方向に回転するが、退避トーションバネ８５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は停止したままである。その結果、プリズム保持部材６は退避位置から動かない。

カム筒６１が繰り出して、プリズム５が撮影側に移動できるスペースが空くと、図９（ｂ）に示すように、プリズムキャリア８１の当接部８１ａとプリズムディレイギア８２の当接部８２ａが当接する。さらに、ＳＷモーター５１を繰り出し方向に回転すると、カムピン１００は図８中の右方向にさらに駆動され、同時にプリズムディレイギア８２が撮影方向に回転し始めるため、プリズム保持部材６が撮影位置に向けて移動する。

カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、ＳＷモーター５１を繰り出し方向に駆動したまま、ＴＷモーター５３をカム筒６１の繰り込み方向に駆動する。すると前述の通り、カム筒６１はＷＩＤＥ位置で停止したまま、プリズム保持部材６のみが撮影位置に向けて移動を続ける。プリズム保持部材６が撮影位置に至る手前で、図７（ｂ）に示すように、プリズム保持部材６のラックギア６ｃとプリズム退避側駆動ギア８７の噛み合いが解除され、プリズム保持部材６はプリズム撮影側駆動ギア８８のみによって駆動を続ける。

プリズム保持部材６が撮影位置に達すると、プリズム保持部材６は不図示のメカ端に当接して移動が止まり、プリズム撮影側駆動ギア８８及びプリズムリングギア８３も同時に停止する。このとき、ＳＷモーター５１をさらに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が撮影方向に回転し続けて、撮影トーションバネ８６をオーバーチャージする。撮影トーションバネ８６をある程度オーバーチャージすることで、撮影トーションバネ８６の作用によってプリズム保持部材６が撮影側メカ端に付勢されるため、撮影時にプリズム５の位置や姿勢が安定する効果がある。このとき、プリズムディレイギア８２は、プリズム保持部材６のラックギア６ｃとの係合が解除されているため、プリズムキャリア８１と共に回転している。図９（ｃ）に示すように、撮影トーションバネ８６が所定のオーバーチャージ状態に達した所で、ＳＷモーター５１とＴＷモーター５３を停止する。

以上の動作によって、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、及びプリズム５はＷＩＤＥ撮影状態となる。カム筒６１がＷＩＤＥ位置に達すると、図８に示すように、カムピン１００は６２ｄの位置に来る。その後、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０を所定の位置に駆動することで、撮像装置のレンズ鏡筒がＷＩＤＥ位置にあるＷＩＤＥ撮影状態となる。

ＷＩＤＥ撮影状態から沈胴状態に移行する場合は、前述と逆のシーケンスで各部が駆動する。

最初に、第３レンズ群３０と第４レンズ群４０を退避させる。次に、ＴＷモーター５３を繰り出し方向に駆動しながら、同時にＳＷモーター５１を繰り込み方向に駆動する。すると、カム筒６１は回転せずに、プリズムキャリア８１が繰り込み方向に回転する。そして、撮影トーションバネ８６のオーバーチャージ分だけプリズムキャリア８１が回転して、プリズムキャリア８１の当接部８１ａとプリズムディレイギア８２の当接部８２ａが当接する。すると、プリズムディレイギア８２がプリズムキャリア８１、プリズムリングギア８３と一体的に退避方向に回転して、プリズム保持部材６が退避方向に移動する。

プリズム保持部材６が充分に退避して、カム筒６１の沈胴が可能なスペースが空くと、ＴＷモーター５３が停止して、ＳＷモーター５１のみが繰り込み方向に駆動を続ける。そのため、カム筒６１が繰り込みを開始する。プリズム保持部材６が退避位置まで移動すると、不図示の退避側メカ端に当接して、プリズム保持部材６が停止して、同時にプリズムディレイギア８２も停止する。ＳＷモーター５１は、カム筒６１を沈胴位置まで繰り込むために駆動し続けるので、プリズムキャリア８１は退避トーションバネ８５をオーバーチャージしながら、繰り込み方向に回転し続ける。このとき、プリズムリングギア８３は、プリズム保持部材６のラックギア６ｃとの係合が解除されているため、プリズムキャリア８１と共に回転する。カム筒６１が沈胴端に達して、図３に示すように、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０が収納されると、ＳＷモーター５１が停止する。

ところで、レンズ鏡筒をＷＩＤＥ位置とＴＥＬＥ位置との間で駆動して変倍動作する場合は、ＴＷモーター５３のみを駆動することにより、プリズム５を移動することなく第１レンズ群１０と第２レンズ群２０を移動することができる。ＴＥＬＥ位置にある状態では、カム筒６１のカムピン１００は６２ｅの位置にある。

ここで、上述した遊星ギア列において、ＳＷモーター５１に連結したギア列の減速比が大きくなり、ＴＷモーター５３に連結したギア列の減速比が小さくなる点について説明する。

通常、カム溝のリフト角が大きい沈胴位置から撮影位置までの沈胴繰り出し領域の方が、ＷＩＤＥ位置からＴＥＬＥ位置までの撮影領域よりも、カム筒の駆動負荷が大きい。さらに、沈胴繰り出し領域では、不図示のレンズバリアの作動負荷がさらに加わる場合が多い。そのため、沈胴繰り出し領域では、高い減速比のギア列を用いて、モーターのトルクを増幅する必要がある。

一方、撮影領域では、動画撮影中にレンズ駆動音が録音されないように、モーターの回転数を低く押さえる必要がある。このとき、沈胴繰り出し領域に合わせた高い減速比のギア列を用いると、カム筒の回転速度が極端に遅くなってしまうという問題がある。

本実施形態では、カム筒の負荷が大きい沈胴繰り出し領域では高い減速比となるＳＷモーター５１を用いてカム筒を駆動する一方、撮影領域では低い減速比となるＴＷモーター５３を用いてカム筒を駆動する。これにより、動画撮影中にモーター駆動音が小さくなるようにＴＷモーター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モーター５１とＴＷモーター５３を異なる種類のモーターにすることができる。例えば、ＳＷモーター５１には、従来からカム筒の駆動に多く用いられるＤＣモーターを使用し、ＴＷモーター５３にはステッピングモーターを使用することができる。ステッピングモーターはＤＣモーターに比べて、低速での安定した制御が得られやすいため、本実施形態で説明した動画撮影中の低速駆動に好適である。ＴＷモーター５３に使用するステッピングモーターは、駆動方式として、マイクロステップ駆動や２相励磁駆動などを選択することができる。マイクロステップ駆動を用いればさらに静粛性の高い駆動ができ、２相駆動を用いれば高速高トルク駆動ができるため、例えば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て、静止画撮影中の変倍動作には２相駆動を用いるとよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、カム筒６１を経ずにプリズム５を駆動する駆動力の伝達経路が形成できるため、従来のカム筒６１を経由してプリズム５を駆動する場合に比べ、プリズム駆動負荷を小さくすることができる。また、プリズム駆動部８０への入力ギアであるプリズムキャリア８１を、カム筒６１を駆動するＳＷモーター５１によって駆動することで、プリズム駆動専用のアクチュエータを廃止することが可能になる。

さらに、本実施形態によれば、プリズム駆動部８０からの出力ギアとしてプリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８を設け、プリズム保持部材６のラックギア６ｃが各出力ギアに順次噛み合う。これにより、ラックギア６ｃの係合範囲を超える長い距離を移動可能としている。

プリズム退避側駆動ギア８７は、プリズム保持部材６の退避位置側への駆動力を第１の駆動力吸収手段である退避トーションバネ８５によって吸収する一方、プリズム保持部材の撮影位置側への駆動力はモーターの駆動力をプリズム保持部材６に直接伝達する。プリズム撮影側駆動ギア８８は、プリズム保持部材６の撮影位置側への駆動力を第２の駆動力吸収手段である撮影トーションバネ８６によって吸収する一方、プリズム保持部材６の退避位置側への駆動力はモーターの駆動力をプリズム保持部材６に直接伝達する。プリズム保持部材６の位置に応じて、プリズム保持部材６のラックギア６ｃがプリズム退避側駆動ギア８７とプリズム撮影側駆動ギア８８のどちらのギアと係合するかが決定される。これにより、プリズム５の進退とカム筒６１の進退を同一のモーターで駆動しながら、カム筒６１が移動するタイミングとプリズム５が移動するタイミングを異ならせることで、プリズム５とカム筒６１の干渉を防ぐことができる。

また、撮影時にバネ付勢によってプリズム５の位置と姿勢を安定させる効果と、プリズム移動時に砂ごみ等に引っ掛かっても確実にプリズム５を所定の位置に進退させる効果が得られる。

なお、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。

５ プリズム
６ プリズム保持部材
６ａ プリズム保持部材の係合部
５１ ＳＷモーター
５３ ＴＷモーター
６１ カム筒
８７ プリズム退避側駆動ギア
８８ プリズム撮影側駆動ギア
８０ プリズム駆動部

Claims (7)

1. レンズ鏡筒を構成する沈胴鏡筒を撮影位置と沈胴位置との間で第１の光軸に沿って移動させることが可能な駆動源と、
   被写体側から入射した光束を屈曲させて撮像素子に導く光学素子と、
   前記光学素子を保持して前記撮影位置とは異なる中間位置と退避位置との間を第２の光軸に沿って移動可能に構成された保持部材と、
   前記駆動源の駆動力を第１の伝達機構と第２の伝達機構を介して前記保持部材に伝達する伝達機構とを備え、
   前記伝達機構は、前記光学素子の位置に応じて、前記第１の伝達機構と前記第２の伝達機構の両方又はいずれか一方により前記駆動源の駆動力を伝達して前記保持部材を移動させることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記伝達機構は、
   前記光学素子が前記退避位置にある場合には、前記第１の伝達機構のみが前記保持部材に係合することで前記駆動源の駆動力を伝達し、
   前記光学素子が前記中間位置にある場合には、前記第２の伝達機構のみが前記保持部材に係合することで前記駆動源の駆動力を伝達し、
   前記光学素子が前記中間位置と前記退避位置との間にある場合は、前記第１の伝達機構と前記第２の伝達機構の両方が前記保持部材に係合することで前記駆動源の駆動力を伝達するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記伝達機構は、
   前記光学素子が前記退避位置にある場合に、前記第１の伝達機構に対する前記保持部材の退避位置側への駆動力を吸収する第１の駆動力吸収手段と、
   前記光学素子が前記中間位置にある場合に、前記第２の伝達機構に対する前記保持部材の撮影位置側への駆動力を吸収する第２の駆動力吸収手段とを備えることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 前記光学素子が前記中間位置にあるときは前記沈胴鏡筒が前記撮影位置に移動し、前記光学素子が前記退避位置にあるときは前記沈胴鏡筒が前記沈胴位置に移動するように構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記第１の駆動力吸収手段及び前記第２の駆動力吸収手段は、前記保持部材が移動するタイミングと前記沈胴鏡筒が移動するタイミングを異ならせるように構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のレンズ鏡筒。
6. 前記駆動源とは異なる他の駆動源を備え、
   前記駆動源及び前記他の駆動源と複数のギアにより前記沈胴鏡筒が駆動されることを特徴とする請求項４または５に記載のレンズ鏡筒。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項の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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