(57)【要約】【課題】光学ユニットのガタつきを安定させる十分な付勢力を加えても、光学ユニットの光軸方向の駆動力の増加を抑えて動力伝達機構の小型化及び省電力化を実現すると共に、光学ユニットの不用意な動きを防止する。【解決手段】レンズ鏡筒は、複数の光学ユニット１２，１３がそれぞれカム係合する複数のカム部１ａ，１ｂを有するカム部材１と、光学ユニット１２，１３をそれぞれ光軸方向に付勢する付勢部材５，６と、カム部材１を駆動する動力伝達機構１００と、を備える。光学ユニット１２を付勢部材５が付勢することによってカム部材１に発生するトルクと光学ユニット１３を付勢部材６が付勢することによってカム部材１に発生するトルクとが互いに逆向きに働き、かつ略同一の大きさとなるように付勢部材５，６の付勢方向および付勢力が調整されている。【選択図】図２
2018072466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学ユニットを光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変更するレンズ鏡筒であって、
前記複数の光学ユニットがそれぞれカム係合する複数のカム部を有するカム部材と、
前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つの前記光学ユニットをそれぞれ光軸方向に付勢する少なくとも２つの付勢部材と、
前記カム部材を回転させる駆動力を前記カム部材に伝達する動力伝達機構と、を備え、
前記少なくとも２つの光学ユニットのうち一方の前記光学ユニットを一方の前記付勢部材が付勢することによって前記カム部材に発生するトルクと他方の前記光学ユニットを他方の前記付勢部材が付勢することによって前記カム部材に発生するトルクとが互いに逆向きに働き、かつ略同一の大きさとなるように前記少なくとも２つの付勢部材の付勢方向および付勢力が調整されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記少なくとも２つの付勢部材の付勢力によって前記カム部材に発生する逆向きのトルクの方向がそれぞれ一方向に保たれていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記複数の光学ユニットがワイド位置からテレ位置に移動する際の前記複数の光学ユニットの前記カム部材に対する移動方向は、同一の方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
複数の光学ユニットを光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変更するレンズ鏡筒であって、
前記複数の光学ユニットがそれぞれカム係合する複数のカム部を有するカム部材と、
前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つの前記光学ユニットをそれぞれ光軸方向に付勢する少なくとも２つの付勢部材と、
前記カム部材を回転させる駆動力を前記カム部材に伝達する動力伝達機構と、
前記カム部材と同軸に設けられて光軸方向に移動可能とされ、前記カム部材に設けられた調整用カム部にカム係合するトルク調整部材と、
前記トルク調整部材を光軸方向に付勢する調整用付勢部材と、を備え、
前記少なくとも２つの付勢部材の付勢力によって前記カム部材に発生するトルクと前記調整用付勢部材の付勢力によってカム部材に発生するトルクとが互いに逆向きに働き、かつ略同一の大きさとなるように、前記トルク調整部材とカム係合する前記カム部材の調整用カム部の傾斜角および前記調整用付勢部材の付勢力が調整されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記少なくとも２つの付勢部材の付勢力と前記調整用付勢部材の付勢力とによって前記カム部材に発生する逆向きのトルクの方向がそれぞれ一方向に保たれていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
前記一方の光学ユニットがカム係合する前記カム部の傾斜角と前記他方の光学ユニットがカム係合する前記カム部の傾斜角とのうち、小さい傾斜角の前記カム部の方が前記カム部材の軸の中心からの距離が大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項７】
前記動力伝達機構は、ステッピングモータを備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項８】
前記動力伝達機構は、前記複数の光学ユニットのうちの一つを光軸方向に駆動するリニアアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばデジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるズーム式のレンズ鏡筒、及びズーム式のレンズ鏡筒を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるズーム式のレンズ鏡筒には、レンズを光軸方向に移動させる動力伝達機構が設けられている。動力伝達機構としては、カム面を有するカムシャフトを回転させ、カムシャフトに係合するレンズホルダを光軸方向に移動させるものが提案されている（特許文献１）。この提案では、レンズホルダは、ガタつきをなくすために、バネなどの付勢部材によって光軸方向に付勢されている。このとき、カムシャフトのカム面が斜面になっていると、カム面には、光軸方向の付勢力の他に、光軸と直交する分力が作用し、この分力は、カムシャフトを回転させるトルクとしてカムシャフトに伝わる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９７４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１では、２つのレンズホルダを単一の付勢部材によって光軸方向の一方向に付勢する。このため、カム面の傾斜角度や傾斜方向の違いにより、カムシャフトに生じるトルクに差異が生じ、カムシャフトを所定の方向に回転させようとする残留トルクが生じる。
【０００５】
このとき、カムシャフトを回転させる動力伝達機構は、残留トルクの方向と逆方向に回転させる場合、残留トルクが駆動抵抗となり、残留トルクに抗してカムシャフトを回転させる駆動力が必要となる。
【０００６】
すなわち、レンズホルダのガタつきを安定させるために十分な付勢力を加えた場合、この付勢力によるカムシャフトへの残留トルク以上の駆動力を発生させる必要があり、動力伝達機構の大型化、消費電力の増加が懸念される。
【０００７】
また、カムシャフトのカム面のカム軌跡によっては、残留トルクの向きがズームポジションによって逆転し、カムシャフトがバックラッシュ分動いてしまい、レンズホルダが不用意に動いてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、光学ユニットのガタつきを安定させる十分な付勢力を加えても、光学ユニットの光軸方向の駆動力の増加を抑えて動力伝達機構の小型化及び省電力化を実現すると共に、光学ユニットの不用意な動きを防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の光学ユニットを光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変更するレンズ鏡筒であって、前記複数の光学ユニットがそれぞれカム係合する複数のカム部を有するカム部材と、前記複数の光学ユニットのうち少なくとも２つの前記光学ユニットをそれぞれ光軸方向に付勢する少なくとも２つの付勢部材と、前記カム部材を回転させる駆動力を前記カム部材に伝達する動力伝達機構と、を備え、前記少なくとも２つの光学ユニットのうち一方の前記光学ユニットを一方の前記付勢部材が付勢することによって前記カム部材に発生するトルクと他方の前記光学ユニットを他方の前記付勢部材が付勢することによって前記カム部材に発生するトルクとが互いに逆向きに働き、かつ略同一の大きさとなるように前記少なくとも２つの付勢部材の付勢方向および付勢力が調整されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光学ユニットのガタつきを安定させる十分な付勢力を加えても、光学ユニットの光軸方向の駆動力の増加を抑えて動力伝達機構の小型化及び省電力化を実現すると共に、光学ユニットの不用意な動きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態であるレンズ鏡筒の要部を示す斜視図である。
【図２】レンズ鏡筒が所定のズームポジションにあるときのカムシャフトの位置での光軸方向に沿う断面模式図である。
【図３】第２光学ユニット及び第３光学ユニットのワイド位置からテレ位置までの光軸方向の位置関係を示すグラフ図である。
【図４】所定のズームポジションにおける、第２光学ユニット及び第３光学ユニットにかかる付勢力の方向と、付勢力に伴いカムシャフトにかかるトルクの方向を被写体側から見た概念図である。
【図５】本発明の第２の実施形態であるレンズ鏡筒の要部をカムシャフト側から見た斜視図である。
【図６】図５に示すレンズ鏡筒の要部を第２付勢部材側から見た斜視図である。
【図７】レンズ鏡筒の側面図である。
【図８】レンズ鏡筒が所定のズームポジションにあるときのカムシャフトの位置での光軸方向に沿う断面模式図である。
【図９】第２光学ユニット、第３光学ユニット、及びトルク調整部材のワイド位置からテレ位置までの光軸方向の位置関係を示すグラフ図である。
【図１０】所定のズームポジションにおける、第２光学ユニット、第３光学ユニット、及びトルク調整部材にかかる付勢力の方向と、付勢力に伴いカムシャフトにかかるトルクの方向を被写体側から見た概念図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態であるレンズ鏡筒が所定のズームポジションにあるときのカムシャフトの位置での光軸方向に沿う一部を省略した断面模式図である。
【図１２】第２〜第４光学ユニットのワイド位置からテレ位置までの光軸方向の位置関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態であるレンズ鏡筒の要部を示す斜視図である。図２は、レンズ鏡筒が所定のズームポジションにあるときのカムシャフト１の位置での光軸方向に沿う断面模式図である。なお、本実施形態では、撮像装置の一例としてのデジタルカメラ等に設けられるレンズ鏡筒を例に採る。
【００１４】
本実施形態のレンズ鏡筒は、図１及び図２に示すように、第１光学ユニット１１、光軸方向に移動可能な複数の第２〜第４光学ユニット１２〜１４、カムシャフト１、ガイドバー２ａ，２ｂ、及び収納ケース３を備える。レンズ鏡筒は、複数の第２〜第４光学ユニット１２〜１４を光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変更する。カムシャフト１は、本発明のカム部材の一例に相当する。
【００１５】
カムシャフト１、及びガイドバー２ａ，２ｂは、それぞれ光軸と平行に配置されている。カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持され、圧縮バネである第１付勢部材４によって、光軸方向の被写体側に付勢されている。ガイドバー２ａ，２ｂは、収納ケース３に固定されている。
【００１６】
第１光学ユニット１１は、第１レンズ群１１ａを保持して、収納ケース３に固定されている。第１レンズ群１１ａは、互いに直交して設けられた２枚のレンズを有し、２枚のレンズの間には、不図示のプリズムが設けられている。なお、本実施形態では、第１光学ユニット１１を固定光学群としているが、移動光学群としてもよい。また、第１レンズ群１１ａは、必ずしもプリズムを含む必要はなく、プリズムは、他の像面側の光学ユニットのレンズ群に設けてもよい。
【００１７】
第２光学ユニット１２は、第２レンズ群１２ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第２光学ユニット１２には、カムシャフト１に設けられた第１カム部１ａに係合する第１フォロア１２ｂが設けられている。さらに、第２光学ユニット１２には、第２付勢部材５の一方の端部が固定され、第２付勢部材５の他方の端部は、収納ケース３の天面部に固定されている。第２付勢部材５は、引張りバネであり、第２光学ユニット１２を光軸方向の被写体側（矢印Ａ方向）に付勢している。
【００１８】
第３光学ユニット１３は、第３レンズ群１３ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第３光学ユニット１３には、カムシャフト１に設けられた第２カム部１ｂに係合する第２フォロア１３ｂが設けられている。また、第３光学ユニット１３には、第３付勢部材６の一方の端部が固定され、第３付勢部材６の他方の端部は、収納ケース３の下面部に固定されている。第３付勢部材６は、引張りバネであり、第３光学ユニット１３を光軸方向の像面側（矢印Ｂ方向）に付勢している。
【００１９】
第４光学ユニット１４は、フォーカスレンズを構成する第４レンズ群１４ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第４光学ユニット１４は、不図示のアクチュエータによって独立して光軸方向に駆動されてフォーカス動作を行う。
【００２０】
撮像素子２１は、第４光学ユニット１４の像面側に配置されており、収納ケース３に固定されている。撮像素子２１は、第１レンズ群１１ａ、第２レンズ群１２ａ、第３レンズ群１３ａ、及び第４レンズ群１４ａを通過して結像した被写体像を電気信号に光電変換して不図示の画像処理部に出力する。
【００２１】
次に、上記構成のレンズ鏡筒の動作について説明する。動力伝達機構１００は、ステッピングモータ１０１や歯車１０２ａ，１０２ｂ等を有し、歯車の連結により、カムシャフト１に動力が伝達され、カムシャフト１が回転する。カムシャフト１は、第１カム部１ａに第２光学ユニット１２の第１フォロア１２ｂが係合し、第２カム部１ｂに第３光学ユニット１３の第２フォロア１３ｂが係合している。
【００２２】
このため、カムシャフト１の回転に伴って、第１カム部１ａと第１フォロア１２ｂとのカム作用、及び第２カム部１ｂと第２フォロア１３ｂとのカム作用により、第２光学ユニット１２、及び第３光学ユニット１３が光軸方向に移動する。これにより、レンズ鏡筒のズーム動作が行われる。
【００２３】
次に、図３及び図４を参照して、レンズ鏡筒のズーム動作を行うに際し、カムシャフト１を回転させるのに必要なトルクについて説明する。
【００２４】
図３は、第２光学ユニット１２及び第３光学ユニット１３のワイド（ＷＩＤＥ）位置からテレ（ＴＥＬＥ）位置までの光軸方向の位置関係を示すグラフ図である。なお、図３において、横軸の左側がワイド位置であり、右側に行くに従ってテレ位置に近づく。また、縦軸の上側が被写体側であり、下側に行くに従って像面側に近づく。
【００２５】
図４は、図３に示すズームポジションＣにおける、第２光学ユニット１２及び第３光学ユニット１３にかかる付勢力の方向と、付勢力に伴いカムシャフト１にかかるトルクの方向を被写体側から見た概念図である。図４（ａ）はカムシャフト１を径方向から見た図、図４（ｂ）はカムシャフト１の軸方向に沿う断面図、図４（ｃ）はカムシャフト１を被写体側から軸方向から見た図である。
【００２６】
図３に示すように、第２光学ユニット１２は、ワイド位置からテレ位置に向けて一方向に被写体側から像面側に移動している。第３光学ユニット１３は、ワイド位置からテレ位置に向けて一方向、即ち第２光学ユニット１２と同一方向に、第２光学ユニット１２の傾斜よりも常に緩い傾斜で、被写体側から像面側に移動している。
【００２７】
ズームポジションＣにおいて、第１カム部１ａは、右下がり方向に傾斜角θ１、第２カム部１ｂは右下がり方向に傾斜角θ２で、θ１＞θ２である。ここで、図４に示すように、第２光学ユニット１２は、第２付勢部材５によって、付勢力Ｐ１で光軸方向の被写体側に付勢されており、第１カム部１ａは、光軸と直交する軸に対してθ１傾斜している。
【００２８】
このため、カムシャフト１には、光軸方向の他に、光軸と直交する方向にＦ１＝Ｐ１×ｔａｎθ１の力がかかる。また、カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持されており、第１カム部１ａがカムシャフト１の中心から半径Ｒ１の距離に形成されているため、Ｔ１＝Ｒ１×Ｆ１のトルクが被写体側から見て反時計回りの向きに生じる。
【００２９】
同様に、第３光学ユニット１３は、第３付勢部材６によって、付勢力Ｐ２で光軸方向の像面側に付勢されており、第２カム部１ｂは、光軸と直交する軸に対してθ２傾斜している。このため、カムシャフト１には光軸方向の他に、光軸と直交する方向にＦ２＝Ｐ２×ｔａｎθ２の力がかかる。カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持されており、第２カム部１ｂがカムシャフト１の中心から半径Ｒ２の距離に形成されているため、Ｔ２＝Ｒ２×Ｆ２のトルクが被写体側から見て時計回りの向きに生じる。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、第１カム部１ａ及び第２カム部１ｂの傾斜方向は一方向で、常にθ１＞θ２である。そして、この関係は全てのズームポジションにおいて成立し、第１カム部１ａ及び第２カム部１ｂで発生するトルクの方向が常に互いに逆向きになるように付勢力Ｐ１，Ｐ２の方向が決定されている。
【００３１】
すなわち、第１カム部１ａ及び第２カム部１ｂで発生するトルクの方向が互いに逆向きになるように第２，第３付勢部材５，６による第２，第３光学ユニット１２，１３の付勢方向を調整することで、カムシャフト１に生じるトルクを低減させることができる。
【００３２】
これにより、動力伝達機構１００がカムシャフト１を駆動するのに必要なトルクを抑えることができるが、付勢力Ｐ１によって生じるトルクＴ１と付勢力Ｐ２によって生じるトルクＴ２との差による残留トルクＴ＝Ｔ１−Ｔ２がカムシャフト１に残留している。そこで、本実施形態では、残留トルクＴを低減させるため、Ｔ１とＴ２が略同一（Ｔ１≒Ｔ２となるように付勢力Ｐ１，Ｐ２の大きさを調整することで、動力伝達機構１００がカムシャフト１を駆動するのに必要なトルクをさらに低減させている。
【００３３】
例えば、本実施形態では、Ｐ２≒Ｐ１×Ｒ１×ｔａｎθ１／（Ｒ２×ｔａｎθ２）となるように設定している。これにより、第１カム部１ａ及び第２カム部１ｂのカム軌跡によらず常に一方向に安定的に小さな残留トルクを発生させて、第２，第３光学ユニット１２，１３の不用意な動きを防止することができる。
【００３４】
なお、実際には、θ１及びθ２とＰ１及びＰ２は、ズームポジションにより可変であるため、Ｒ１×ｔａｎθ１＞Ｒ２×ｔａｎθ２であるときは、付勢力Ｐ１，Ｐ２はＰ１＜Ｐ２となるようにすればよい。この場合、Ｐ２を必要以上に大きくしてしまうと、第３光学ユニット１３に必要以上の力がかかり、第３光学ユニット１３の倒れによる光学性能の低下や摩擦抵抗の増加を招く。その為、本実施形態では、第１カム部１ａと第２カム部１ｂに径差（Ｒ１＜Ｒ２）を付ける事により、Ｐ２を必要以上に大きくしない様にしている。
【００３５】
また、ズームポジションによってＴ１、Ｔ２の大小が逆転するポジションが存在してしまうと、像揺れなどが懸念されるため、どのズームポジションにおいても常にＴ１＞Ｔ２、もしくはＴ１＜Ｔ２を維持するようにするのが好ましい。
【００３６】
以上説明したように、光学ユニット１２，１３のガタつきを安定させる十分な付勢力を加えても、光学ユニット１２，１３の光軸方向の駆動力の増加を抑えて動力伝達機構１００の小型化及び省電力化を実現することができる。また、本実施形態では、第１カム部１ａ及び第２カム部１ｂのカム軌跡によらず、常に一方向に安定的に小さな残留トルクを発生させているため、第２，第３光学ユニット１２，１３の不用意な動きを防止することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図５乃至図１０を参照して、本発明の第２の実施形態であるレンズ鏡筒について説明する。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付して説明する。
【００３８】
図５は、レンズ鏡筒の要部をカムシャフト１側から見た斜視図である。図６は、レンズ鏡筒の要部を第２付勢部材５側から見た斜視図である。図７は，レンズ鏡筒の側面図である。図８は、図５に示すレンズ鏡筒が所定のズームポジションにあるときのカムシャフト１の位置での光軸方向に沿う断面模式図である。
【００３９】
本実施形態のレンズ鏡筒は、図５乃至図８に示すように、第１光学ユニット１１、光軸方向に移動可能な第２〜第４光学ユニット１２〜１４、カムシャフト１、ガイドバー２ａ，２ｂ、及び収納ケース３を備える。カムシャフト１、及びガイドバー２ａ，２ｂは、それぞれ光軸と平行に配置されている。カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持されている。
【００４０】
ここで、本実施形態では、カムシャフト１の像面側に、トルク調整部材２０が設けられている。トルク調整部材２０は、カムシャフト１に対して光軸方向に相対的に移動可能に同軸に外挿されている。また、トルク調整部材２０には、光軸と平行な面を有する壁部２０ａ，２０ｂが設けられ、壁部２０ａ，２０ｂが収納ケース３に嵌合されることにより、トルク調整部材２０の回転が規制されている。また、トルク調整部材２０には、カムシャフト１に設けられた調整用カム部１ｘにカム係合する係合ピン２０ｃが光軸方向に延設されている。
【００４１】
トルク調整部材２０は、像面側に設けられた圧縮バネである第１付勢部材４によって、カムシャフト１とともに、光軸方向の被写体側に付勢されている。このため、カムシャフト１の回転に伴って、調整用カム部１ｘと係合ピン２０ｃとのカム作用によって、トルク調整部材２０は、回転規制された状態で光軸方向に移動する。第１付勢部材４は、本発明の調整用付勢部材の一例に相当する。
【００４２】
第１光学ユニット１１は、第１レンズ群１１ａを保持して、収納ケース３に固定されている。第１レンズ群１１ａは、互いに直交して設けられた２枚のレンズを有し、２枚のレンズの間には、不図示のプリズムが設けられている。なお、本実施形態では、第１光学ユニット１１を固定光学群としているが、移動光学群としてもよい。また、第１レンズ群１１ａは、必ずしもプリズムを含む必要はなく、プリズムは、他の撮像面側の光学ユニットのレンズ群に設けてもよい。
【００４３】
第２光学ユニット１２は、第２レンズ群１２ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第２光学ユニット１２には、カムシャフト１に設けられた第１カム部１ａに係合する第１フォロア１２ｂが設けられている。さらに、第２光学ユニット１２には、第２付勢部材５の一方の端部が固定され、第２付勢部材５の他方の端部は、収納ケース３の天面部に固定されている。第２付勢部材５は、引張りバネであり、第２光学ユニット１２を光軸方向の被写体側に付勢している。
【００４４】
第３光学ユニット１３は、第３レンズ群１３ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第３光学ユニット１３には、カムシャフト１に設けられた第２カム部１ｂに係合する第２フォロア１３ｂが設けられている。さらに、第３光学ユニット１３には、第３付勢部材６の一方の端部が固定され、第３付勢部材６の他方の端部は、収納ケース３の下面部に固定されている。第３付勢部材６は、引張りバネであり、第３光学ユニット１３を光軸方向の像面側に付勢している。
【００４５】
第４光学ユニット１４は、フォーカスレンズを構成する第４レンズ群１４ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第４光学ユニット１４は、不図示のアクチュエータによって独立して光軸方向に駆動されてフォーカス動作を行う。
【００４６】
撮像素子２１は、第４光学ユニット１４の像面側に配置されており、収納ケース３に固定されている。撮像素子２１は、第１レンズ群１１ａ、第２レンズ群１２ａ、第３レンズ群１３ａ、及び第４レンズ群１４ａを通過して結像した被写体像を電気信号に光電変換して不図示の画像処理部に出力する。
【００４７】
次に、図９及び図１０を参照して、レンズ鏡筒のズーム動作を行うに際し、カムシャフト１を回転させるのに必要なトルクについて説明する。
【００４８】
図９は、第２光学ユニット１２、第３光学ユニット１３、及びトルク調整部材２０のワイド（ＷＩＤＥ）位置からテレ（ＴＥＬＥ）位置までの光軸方向の位置関係を示すグラフ図である。なお、図９において、横軸の左側がワイド位置であり、右側に行くに従ってテレ位置に近づく。また、縦軸の上側が被写体側であり、下側に行くに従って像面側に近づく。
【００４９】
図１０は、図９に示すズームポジションＤにおける、第２光学ユニット１２、第３光学ユニット１３、及びトルク調整部材２０にかかる付勢力の方向と、付勢力に伴いカムシャフト１にかかるトルクの方向を被写体側から見た概念図である。図１０（ａ）はカムシャフト１を径方向から見た図、図１０（ｂ）はカムシャフト１の軸方向に沿う断面図、図１０（ｃ）はカムシャフト１を被写体側から軸方向から見た図である。
【００５０】
図９に示すように、第２光学ユニット１２は、ワイド位置からテレ位置に向けて一方向に被写体側から像面側に移動している。第３光学ユニット１３は、ワイド位置からテレ位置に向けて第１カム部１ａのカム軌跡に追従して光軸方向に移動している。
【００５１】
図９及び図１０に示すように、ズームポジションＤにおいて、第１カム部１ａは、右下がり方向に傾斜角θ１、第２カム部１ｂは、右上がり方向に傾斜角θ２となっている。図１０に示すように、第２光学ユニット１２は、第２付勢部材５によって、付勢力Ｐ１で光軸方向の被写体側に付勢されており、第１カム部１ａは、光軸と直交する軸に対してθ１傾斜している。
【００５２】
このため、カムシャフト１には、光軸方向の力の他に、光軸と直交する方向にＦ１＝Ｐ１×ｔａｎθ１の力がかかる。カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持されており、第１カム部１ａがカムシャフト１の中心から半径Ｒ１の距離に形成されているため、カムシャフト１に対しては、Ｔ１＝Ｒ１×Ｆ１のトルクが被写体側から見て反時計回りの向きに生じる。
【００５３】
同様に、第３光学ユニット１３は、第３付勢部材６によって、付勢力Ｐ２で光軸方向の像面側に付勢されており、第２カム部１ｂは、光軸と直交する軸に対してθ２傾斜している。このため、カムシャフト１には、光軸方向の力の他に、光軸と直交する方向にＦ２＝Ｐ２×ｔａｎθ２の力がかかる。カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持されており、第２カム部１ｂがカムシャフト１の中心から半径Ｒ２の距離に形成されているため、カムシャフト１に対しては、Ｔ２＝Ｒ２×Ｆ２のトルクが被写体側から見て反時計回りの向きに生じる。
【００５４】
このように、本実施形態では、第２光学ユニット１２を第２付勢部材５によって被写体側に付勢し、第３光学ユニット１３を第３付勢部材６によって光軸方向の像面側に付勢することで、カムシャフト１には、反時計回りにＴ１＋Ｔ２のトルクが発生する。
【００５５】
ここで、ズームポジションＤにおいて、調整用カム部１ｘは、右上がり方向に傾斜する傾斜角θｘとなっている。図１０に示すように、トルク調整部材２０は、第１付勢部材４によって、付勢力Ｐｘで光軸方向の被写体側に付勢されており、調整用カム部１ｘは、光軸と直交する軸に対してθｘ傾斜している。このため、カムシャフト１には、光軸方向の力の他に、光軸と直交する方向にＦｘ＝Ｐｘ×ｔａｎθｘの力がかかる。カムシャフト１は、収納ケース３に回転可能に支持されており、調整用カム部１ｘがカムシャフト１の中心から半径Ｒｘの距離に形成されているため、カムシャフト１に対しては、Ｔｘ＝Ｒｘ×Ｆｘのトルクが被写体側から見て時計回りの向きに生じる。
【００５６】
このとき、Ｔｘ≒Ｔ１＋Ｔ２となるように、第１付勢部材４の付勢力Ｐｘ及び調整用カム部１ｘの傾斜角θｘを調整することが可能である。これは、第１カム部１ａ及び第２カム部１ｂの形状やズームポジションの位置に関わらず、トルクＴｘを調整することが可能であることを示している。すなわち、所定のズームポジションにおける第２光学ユニット１２及び第３光学ユニット１３を付勢することによってカムシャフト１に発生する残留トルクは、一義的に決まる。そのため、各ズームポジションにおける調整用カム部１ｘの傾斜角θｘやトルク調整部材２０を付勢する第１付勢部材４の付勢力Ｐｘを調整し、トルクＴｘを第２及び第３の光学ユニット１２，１３を付勢することにより生じるトルクを打ち消すようにすればよい。
【００５７】
例えば、図９に示すズームポジションＥよりもワイド側では、反時計回りにＴ１、時計回りにＴ２であり、Ｔ１＜Ｔ２の場合、時計回りにＴ２−Ｔ１の残留トルクとなる。そして、ズームポジションＥよりもテレ側において、Ｔ１＞Ｔ２となった場合、反時計回りにＴ１−Ｔ２の残留トルクとなり、残留トルクの向きが逆転する。
【００５８】
この場合、調整用カム部１ｘの傾斜方向を逆にすることで、Ｔｘの大きさだけでなく、向きも調整することができるため、残留トルクの逆転にも対応しつつ、調整トルクＴｘも含めたカムシャフト１に発生する残留トルクを最小に調整し続けることが可能である。
【００５９】
また、本実施形態では、カムシャフト１のカム部によって光軸方向に移動する光学ユニットを２つとしているが、３以上でもよい。光学ユニットを付勢することによりカムシャフト１に発生するトルクを、同方向のトルクは加算、異方向のトルクは減算し、その合算されたトルクＴｓｕｍを打ち消すようにθｘ及びＰｘを調整し、Ｔｓｕｍと逆向きのＴｘ≒ＴｓｕｍとなるＴｘを発生させればよい。
【００６０】
例えば、カムシャフト１とカム係合する光学ユニットを付勢することによってカムシャフト１に発生するトルクが、時計周りにＴ１、反時計回りにＴ２、時計周りにＴ３…である場合、Ｔｓｕｍは、時計回りにＴ１−Ｔ２＋Ｔ３…となる。この場合、Ｔｘは、反時計回りにＴｓｕｍ≒Ｔｘとなるように調整すればよい。
【００６１】
また、ズームポジションによっては、２以上の光学ユニットを付勢することによりカムシャフト１に発生するトルクの合算トルクＴｓｕｍとＴｘの大小が逆転するポジションが存在してしまうと、像揺れなどが懸念される。このため、どのズームポジションにおいても常にＴｓｕｍ＞Ｔｘ、もしくはＴｓｕｍ＜Ｔｘを維持するようにするのが好ましい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態では、トルク調整部材２０を用いることにより、カムシャフト１のカム部がどのようなカム軌跡でも、カム部に係合する光学ユニットがいくつであっても、残留トルクを最小に、かつ残留トルクの方向を一定に保つことができる。その他の構成、及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。
【００６３】
（第３の実施形態）
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の第３の実施形態であるレンズ鏡筒について説明する。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付して説明する。
【００６４】
上記第１及び第２の実施形態では、動力伝達機構１００にステッピングモータ１０１を用いてカムシャフト１に駆動力を伝達する場合を例示したが、本実施形態では、リニアアクチュエータ１０３を用いてカムシャフト１に駆動力を伝達する。
【００６５】
図１１は、レンズ鏡筒が所定のズームポジションにあるときのカムシャフト１の位置での光軸方向に沿う一部を省略した断面模式図である。図１２は、第２〜第４光学ユニット１２〜１４のワイド位置からテレ位置までの光軸方向の位置関係を示すグラフ図である。
【００６６】
図１１に示すように、第１光学ユニット１１は、第１レンズ群１１ａを保持して、収納ケース３に固定されている。第１レンズ群１１ａは、互いに直交して設けられた２枚のレンズを有し、２枚のレンズの間には、不図示のプリズムが設けられている。なお、本実施形態では、第１光学ユニット１１を固定光学群としているが、移動光学群としてもよい。また、第１レンズ群１１ａは、必ずしもプリズムを含む必要はなく、プリズムは、他の撮像面側の光学ユニットのレンズ群に設けてもよい。
【００６７】
第２光学ユニット１２は、第２レンズ群１２ａを保持しており、ガイドバー２ｂに嵌合保持されるとともに、ガイドバー２ａに係合保持されることで、光軸方向に移動可能に支持されている。第２光学ユニット１２の外周部には、カムシャフト１に設けられた第１カム部１ａに係合する第１フォロア１２ｂ、及びリニアアクチュエータ１０３との接触部１２ｃが設けられている。第２光学ユニット１２は、接触部１２ｃがリニアアクチュエータ１０３に接触することで、リニアアクチュエータ１０３から光軸方向の推力を受ける。
【００６８】
第３光学ユニット１３及び第４光学ユニット１４は、それぞれ第３レンズ群１３ａ及び第４レンズ群１４ａを保持しており、ガイドバー２ａ，２ｂによって、光軸方向に移動可能に保持されている。第３光学ユニット１３及び第４光学ユニット１４には、カムシャフト１に設けられた第２カム部１ｂ及び第３カム部１ｃに係合する第２フォロア１３ｂ及び第３フォロア１４ｂがそれぞれ設けられている。第３光学ユニット１３及び第４光学ユニット１４は、カムシャフト１の回転に伴い、第２カム部１ｂ及び第３カム部１ｃに係合する第２フォロア１３ｂ及び第３フォロア１４ｂのカム作用により光軸方向に移動するようになっている。
【００６９】
以上の構成では、第２光学ユニット１２は、リニアアクチュエータ１０３から接触部１２ｃを介して推力を受け、ズーム位置に応じて光軸方向に移動する。第２光学ユニット１２は、第１フォロア１２ｂがカムシャフト１の第１カム部１ａに係合している。このため、第２光学ユニット１２が光軸方向に移動するに伴い、第１カム部１ａと第１フォロア１２ｂとのカム作用によりカムシャフト１が回転する。
【００７０】
カムシャフト１は、第２カム部１ｂには第３光学ユニット１３の第２フォロア１３ｂが、第３カム部１ｃには、第４光学ユニット１４の第３フォロア１４ｂが係合している。このため、カムシャフト１の回転に伴って、第２カム部１ｂと第２フォロア１３ｂとのカム作用及び第３カム部１ｃと第３フォロア１４ｂとのカム作用により、レンズ鏡筒のズーム動作が行われる。
【００７１】
図１１から判るように、第２光学ユニット１２は、ワイド位置からテレ位置に向けて略リニアに移動している。このため、第２光学ユニット１２をリニアアクチュエータ１０３で一方向に駆動することで、第２光学ユニット１２と係合するカムシャフト１を安定して回転駆動することができる。
【００７２】
例えば、第３光学ユニット１３では、撮像面に向けて緩やかなカーブを描いてワイド位置からテレ位置に移動する。このような移動軌跡をたどる第３光学ユニット１３をリニアアクチュエータ１０３で駆動すると、第３光学ユニット１３にカム係合するカムシャフト１の第２カム部１ｂの光軸に対する傾斜角度が緩いポジションができてしまう。このため、カムシャフト１を安定して回転させるには、移動方向が一方向で略リニアな移動軌跡をたどる第２光学ユニット１２をリニアアクチュエータ１０３で光軸方向に移動させるのが好ましい。
【００７３】
また、カムシャフト１に設けられたカム部１ａ〜１ｃのうち、リニアアクチュエータ１０３によって駆動される第２光学ユニット１２に係合する第１カム部１ａの光軸に対する傾斜角度を最も急にすることが好ましい。理由は、カムシャフト１を回転させるためのカム部は、できるだけ光軸に対する傾斜角度が急な方がカムシャフト１を回転させるのに必要な推力が小さくて済むためである。
【００７４】
また、カムシャフト１のカム部１ｂ，１ｃの光軸に対する傾斜角度は、できるだけ緩い方が第３及び第４光学ユニット１３，１４を光軸方向に移動させるためのカムシャフト１の回転力を小さく抑えることができる。カムシャフト１の回転力を小さくできることは、リニアアクチュエータ１０３の推力を小さくすることが可能になることを意味する。
【００７５】
上述したように動力伝達機構１００が、リニアアクチュエータ１０３によって構成される場合、第３及び第４光学ユニット１３，１４をそれぞれ第３及び第４付勢部材６，７によって光軸方向に付勢させることによって、カムシャフト１に残留トルクが発生する。この残留トルクについて、上記第１の実施形態で説明したように、第３付勢部材６及び第４付勢部材７の付勢力を調整し、残留トルクを低減させることができる。また、上記第２の実施形態で説明したトルク調整部材２０を用いて残留トルクを調整することができる。その他の構成、及び作用効果は、上記第１及び第２の実施形態と同様である。
【００７６】
なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  カムシャフト
１ａ  第１カム部
１ｂ  第２カム部
１ｘ  調整用カム部
２ａ，２ｂ  ガイドバー
３  収納ケース
４  第１付勢部材
５  第２付勢部材
６  第３付勢部材
１１  第１光学ユニット
１２  第２光学ユニット
１３  第３光学ユニット
２０  トルク調整部材
２１  撮像素子
１００  動力伝達機構
１０１  ステッピングモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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