(57)【要約】【課題】低コストかつ小型で、ズーム領域の全域において光学素子を選択的に使用することができる光学機器を提供すること。【解決手段】光学機器は、撮影光軸に沿って移動して撮像光学系を変倍させるズームレンズ群と、撮影光軸を中心として回転する回転筒とを備えるとともに、少なくとも１つの光学素子を保持する保持部材と、光学素子を選択的に撮影光軸と当該撮影光軸の外とに位置づけるため保持部材を移動可能に保持するベース部材とを備えている。回転筒には、ズームレンズ群を広角領域から望遠領域まで移動するための第１のカム溝と、第１のカム溝に対して所定の位置関係にある第２のカム溝と、第１のカム溝と第２のカム溝とを連続的に接続する第３のカム溝とが形成され、移動機構は回転筒を回転させて前記ズームレンズ群を第１のカム溝と第２のカム溝との間で移動させた際、ズームレンズ群が第３のカム溝に係合している場合に保持部材を回転筒の回転に連動して移動させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光軸に沿って移動して撮像光学系を変倍させるズームレンズ群と、前記撮影光軸を中心として回転する回転筒と、を備える光学機器において、
少なくとも１つの光学素子を保持する保持部材と、
前記光学素子を選択的に前記撮影光軸と当該撮影光軸の外とに位置づけるため前記保持部材を移動可能に保持するベース部材と、を備え、
前記回転筒には、前記ズームレンズ群を広角領域から望遠領域まで移動するための第１のカム溝と、
前記第１のカム溝に対して所定の位置関係にある第２のカム溝と、
前記第１のカム溝と前記第２のカム溝とを連続的に接続する第３のカム溝とが形成されており、
さらに、前記回転筒を回転させて前記ズームレンズ群を前記第１のカム溝と前記第２のカム溝との間で移動させた際、前記ズームレンズ群が前記第３のカム溝に係合している場合に前記保持部材を前記回転筒の回転に連動して移動させる移動機構を有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記所定の位置関係は、前記第２のカム溝が前記撮影光軸と同一の平面に対して前記第１のカム溝と略対称に形成され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。
【請求項３】
前記所定の位置関係は、前記第２のカム溝が前記第１のカム溝に対して前記広角領域と前記望遠領域の位相が対称に形成され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。
【請求項４】
前記保持部材は前記回転筒の外周面よりも内側に位置することを特徴とする請求項２又は３に記載の光学機器。
【請求項５】
前記保持部材は前記撮影光軸と直交する平面上を平行に移動可能に前記ベース部材に軸支されており、
前記移動機構は、前記保持部材に形成されたラック部と、
前記回転筒に部分的に形成された内歯ギアと、を有し、
前記ラック部と前記内歯ギアとを連動し前記保持部材を移動することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項６】
前記保持部材は前記撮影光軸と略平行な軸を中心として回転可能にベース部材に軸支されており、
前記移動機構は、前記保持部材に形成されたギア部と、
前記回転筒に部分的に形成された内歯ギアと、を有し、
前記ギア部と前記内歯ギアとを連結して駆動し前記保持部材を移動することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項７】
前記第１のカム溝および前記第２のカム溝の各々の広角側が前記第３のカム溝によって接続されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項８】
前記第１のカム溝および前記第２のカム溝の各々の望遠側が前記第３のカム溝によって接続されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項９】
前記移動機構は、前記光学素子が前記撮影光軸に位置する第１の撮影状態と、前記撮影光軸の外に位置する第２の撮影状態の各々において、前記保持部材を保持する保持手段を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記保持手段は、トグルばねによって前記保持部材を保持することを特徴とする請求項９に記載の光学機器。
【請求項１１】
前記光学機器は、光学像に応じた画像信号を生成する撮像部を有する撮像装置に装着され、前記撮像部に前記光学像を結像するレンズ鏡筒であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器に関し、特に、カメラなどの撮像装置に装着されるレンズ鏡筒などの光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学機器の１つである撮像装置において、レンズ又はフィルタなどの光学素子を撮影光軸に選択的に挿脱又は切り替え可能なものが知られている。特に、撮像装置の使い勝手を考慮して、手動ではなく電動で光学素子の挿脱又は切り替えを行う手法が種々提案されている。
【０００３】
例えば、連続したズーム領域以上の焦点距離を得るため、テレレンズおよびワイドレンズを備えたターレットレンズを、切替駆動用のアクチュエータで切り替える撮像装置がある（特許文献１）。また、ズームレンズ鏡筒を所定の領域までズーム駆動させると、特定のレンズ群が直進筒に案内されて撮影光軸に挿入されるようにした撮像装置がある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−５３２３０号公報
【特許文献２】特開２００６−８４７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の撮像装置では、レンズの切替に別途アクチュエータが必要となるためコストが増加する。さらには、アクチュエータを搭載するためのスペースを確保する必要があり、このためレンズ鏡筒が大型化してしまう。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の撮像装置では別途アクチュエータを設ける必要はないものの、ズーム領域の途中でレンズ群の挿脱が行われるので、ズーム領域の一部の範囲でのみレンズ群が撮影光軸に配置されることになってしまう。この結果、ズーム領域の全域に亘って選択的にレンズ群の挿脱ができない。
【０００７】
従って、本発明の目的は、低コストかつ小型で、ズーム領域の全域において光学素子を選択的に使用することができる光学機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明による光学機器は、撮影光軸に沿って移動して撮像光学系を変倍させるズームレンズ群と、前記撮影光軸を中心として回転する回転筒と、を備える光学機器において、少なくとも１つの光学素子を保持する保持部材と、前記光学素子を選択的に前記撮影光軸と当該撮影光軸の外とに位置づけるため前記保持部材を移動可能に保持するベース部材と、を備え、前記回転筒には、前記ズームレンズ群を広角領域から望遠領域まで移動するための第１のカム溝と、前記第１のカム溝に対して所定の位置関係にある第２のカム溝と、前記第１のカム溝と前記第２のカム溝とを連続的に接続する第３のカム溝とが形成されており、さらに、前記回転筒を回転させて前記ズームレンズ群を前記第１のカム溝と前記第２のカム溝との間で移動させた際、前記ズームレンズ群が前記第３のカム溝に係合している場合に前記保持部材を前記回転筒の回転に連動して移動させる移動機構を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストかつ小型であり、ズーム領域の全域において光学素子を選択的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態による光学機器の一つであるレンズ鏡筒の一例についてその構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す切替レンズ群を切り替えるための切替機構を説明するための図である。
【図３】図１に示す切替レンズ群の切り替えを説明するための図である。
【図４】図１に示すカム筒の構成を示す図である。
【図５】図１に示す切替レンズ群の切り替わりを防止するロック機構を説明するための図である。
【図６】図１に示す切替レンズ群の動作を説明するための図である（その１）。
【図７】図１に示す切替レンズ群の動作を説明するための図である（その２）。
【図８】図１に示す切替レンズ群の動作を説明するための図である（その３）。
【図９】図１に示す切替レンズ群の動作を説明するための図である（その４）。
【図１０】図５に示す係止壁と凸部との隙間について説明するための図である。
【図１１】図１に示すレンズ鏡筒を側面から見た図である。
【図１２】図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である（その１）。
【図１３】図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である（その２）。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るレンズ鏡筒で用いられるレンズ切替機構を正面から示す図である。
【図１５】図１４に示すレンズ切替機構の動作を説明するための図である。
【図１６】図１４に示す切替レンズ群の切り替わりを防止するロック機構を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態による光学機器の一例について、図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による光学機器の一つであるレンズ鏡筒の一例についてその構成を示す断面図である。そして、図１（ａ）は第１の切替レンズを撮影光軸上に配置した状態を示す断面図であり、図１（ｂ）は第２の切替レンズを撮影光軸上に配置した状態を示す断面図である。
【００１３】
図示のレンズ鏡筒は、例えば、撮像装置の１つである防水カメラに装着される。このため、レンズ鏡筒は水中および陸上における光学特性の差を補正するため水中撮影時用のレンズと陸上撮影時用のレンズとが切り替え可能となっている。以下の説明では、水中撮影時用のレンズを第１の切替レンズ４ａと呼び、陸上撮影時用のレンズを第２の切替レンズ４ｂと呼ぶ。
【００１４】
レンズ鏡筒は、撮影用レンズ群として、光軸前方（被写体側）から順に第１レンズ群１、第２レンズ群２、第３レンズ群３、および切替レンズ群４を備えており、切替レンズ群５の後段に、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子５が配置される。なお、切替レンズ群４は、第１および第２の切替レンズ４ａおよび４ｂを有している。
【００１５】
撮像素子（撮像部）５には、レンズ鏡筒を介して光学像が結像し、撮像素子５は光学像に応じた画像信号を生成する。
【００１６】
図示のように、撮像素子５はベース部材６に保持されており、さらに、ベース部材６には固定筒７がビス（図示せず）によって固定されている。カム筒（回転筒）１１は固定筒７の内側に配置され、径方向の動きを固定筒７によって規制され、光軸方向の動きを固定筒７およびベース部材６によって規制されて回転可能に保持されている。
【００１７】
第１レンズ群１は固定筒７によって保持される。また、第２レンズ群２は第２レンズ保持枠８によって保持され、第３レンズ群３は第３レンズ保持枠９によって保持され、そして、切替レンズ群４は切替レンズ保持枠（保持部材）１０によって保持される。第２レンズ保持枠８にはピン状部８ａが形成されており、第３レンズ保持枠９にはピン状部材９ａが形成されている。これらピン状部８ａおよび９ａはそれぞれカム筒１１の内周に形成されたカム溝１２および１３に係合している（後述の図８（ａ）参照）。
【００１８】
第２レンズ保持枠８は、固定筒７に形成された直進溝（図示せず）によって直進規制され、第３レンズ保持枠９は第２レンズ保持枠８によって直進規制される。ズーム駆動モータ（図示せず）によってカム筒１１を回転駆動すると、カム溝１２および１３の軌跡に沿って第２レンズ保持枠８および第３レンズ保持枠９が光軸に沿って移動するズーム駆動（変倍）が行われる。
【００１９】
図２は、図１に示す切替レンズ群を切り替えるための切替機構を説明するための図である。そして、図２（ａ）は分解斜視図であり、図２（ｂ）は正面図である。また、図２（ｃ）は図２（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２０】
切替機構（移動機構）は切替レンズ保持枠１０を備えている。切替レンズ保持枠１０には光軸に対して垂直方向に形成された貫通孔を有する位置決め部１０ａが備えられている。さらに、切替レンズ保持枠１０には、切替レンズ群４を挟んで位置決め部１０ａと反対側にＵ字状の振れ止め部１０ｂが形成されている。
【００２１】
位置決め部１０ａおよび振れ止め部１０ｂにはそれぞれガイド軸１５ａおよび１５ｂが摺動可能に嵌合する。ガイド軸１５ａおよび１５ｂは、それぞれベース部材６に形成されたガイド軸受け部６ａおよび６ｂによって支持されている。そして、切替レンズ群４は光軸と垂直な面においてガイド軸１５ａおよび１５ｂに沿って移動可能になっている。
【００２２】
さらに、切替レンズ保持枠１０には、位置決め部１０ａの側にアイドラギア１６と常に噛合うラック部１０ｃが形成されている。アイドラギア１６はギアシャフト１７によって回転可能に軸支され、ギアシャフト１７はベース部材６に形成されたギアシャフト固定部６ｃに固定されている。
【００２３】
ベース部材６には屋根部６ｄが形成されており、屋根部６ｄにはギアシャフト固定部６ｃと同軸上にギアシャフト貫通孔６ｅが形成されている。ギアシャフト１７はギアシャフト貫通孔６ｅを貫通して、屋根部６ｄよりも被写体側に突出するギアシャフト突出部１７ａを有している。そして、ギアシャフト突出部１７ａと切替レンズ保持枠１０に形成されたトグルばね掛け部１０ｄとにトグルばね１８の腕部がそれぞれ係止されている。これによって、切替レンズ群４の位置によって付勢力の向きが変化する。また、トグルばね１８はベース部材６に固定されたトグルばねカバー１９と屋根部６ｄとによって光軸に沿った移動が規制されて、ギアシャフト１７から脱落しないようになっている。
【００２４】
図３は、図１に示す切替レンズ群の切り替えを説明するための図である。そして、図３（ａ）は第１の切替レンズを撮影光軸上に配置した際の切替レンズ群を示す正面図であり、図３（ｂ）は第２の切替レンズを撮影光軸上に配置した際の切替レンズ群を示す正面図である。
【００２５】
図３（ａ）において、切替レンズ保持枠１０はトグルばね１８によって図中上向きに付勢され、第１のメカストッパー６ｆに当接している。図３（ｂ）においては、切替レンズ保持枠１０がトグルばね１８によって図中下向きに付勢されて、第２のメカストッパー６ｇに当接している。このように、第１および第２の切替レンズ４ａおよび４ｂのいずれかが撮影光軸上に位置しても切替レンズ保持枠１０をトグルばね１８によってメカストッパーに付勢して位置決めが行われる。
【００２６】
図４は、図１に示すカム筒の構成を示す図である。そして、図４（ａ）はカム筒の斜視図であり、図４（ｂ）はカム筒を背面側からみた図である。
【００２７】
カム筒１１には、外周ギア部１１ａと内歯ギア１１ｂが形成されている。外周ギア部１１ａは伝達ギア（図示せず）と常に噛み合っており、この伝達ギアを介してズーム用モータ（図示せず）から駆動力を得ることでカム筒１１が回転駆動される。内歯ギア１１ｂは、カム筒１１が特定の回転位相にあるときにアイドラギア１６と噛み合って切替レンズ保持枠１０を駆動させるように形成されている。また、カム筒１１の内周面にはカム溝１２および１３が形成されている（図４にはカム溝１２は示されていない）。そして、カム溝１２および１３には、それぞれ第２レンズ保持枠８のピン状部材８ａおよび第３レンズ保持枠９のピン状部材９ａが係合する。
【００２８】
カム筒１１において撮像面側には、撮影光軸方向から見て外周ギア部１１ａと重ならない位相に円弧状の係止壁１１ｃが設けられている。係止壁１１ｃは切替レンズ保持枠１０に設けられた係止腕１０ｅ−１および１０ｅ−２（後述する）とともに、第１の切替レンズ４ａおよび第２の切替レンズ４ｂの切り替わりを防止するロック機構を構成する。
【００２９】
さらに、カム筒１１において撮像面側の端面には、所定のズーム位置にカム筒１１を駆動（リセット）させるために、ベース部材６に保持されたフォトインタラプタ（図示せず）の光を遮光する遮光部１１ｄが形成されている。ズームレンズ群（第２レンズ群２および第３レンズ群３）が後述する第１のズーム駆動領域における超望遠端域に達するようにカム筒１１を回転させると、遮光部１１ｄがフォトインタラプタを遮光する。
【００３０】
図５は、図１に示す切替レンズ群の切り替わりを防止するロック機構を説明するための図である。そして、図５（ａ）はロック機構を示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３１】
ロック機構は、カム筒１１に設けられた円弧状の係止壁１１ｃと、切替レンズ保持枠１０に設けられた第１の係止腕１０ｅ−１および第２の係止腕１０ｅ−２とによって構成される。第１の係止腕１０ｅ−１および第２の係止腕１０ｅ−２は切替レンズ保持枠１０において、係止壁１１ｃの端面よりも撮像面側の位置から切替レンズ群４の駆動方向に沿ってレンズを挟むようにして形成されている。
【００３２】
さらに、第１の係止腕１０ｅ−１および第２の係止腕１０ｅ−２の先端部にはそれぞれ被写体側に向かって凸部１０ｆ−１および１０ｆ−２が設けられており、第１の係止腕１０ｅ−１および第２の係止腕１０ｅ−２はＬ字形状をなしている。凸部１０ｆ−１および１０ｆ−２はその端面が係止壁１１ｃの端面よりも被写体側に突出するように形成されている。
【００３３】
撮影状態、例えば、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上に位置している状態では、凸部１０ｆ−１が係止壁１１ｃに対して径方向に重なる。かつ、凸部１０ｆ−１は係止壁１１ｃよりも径方向外側に位置する。
【００３４】
切替レンズ群４に対してトグルばねの付勢方向と逆向き（図５（ａ）および図５（ｂ）において、下向き）に付勢力以上の力が加わったとする。この場合には、凸部１０ｆ−１の内周面１０ｇ−１が円弧状の係止壁１１ｃの外周面１１ｃ−１に当接して、レンズの切り替わりが防止される。
【００３５】
一方、後述するように、第２の切替レンズ４ｂが撮影光軸上に位置している状態であれば、凸部１０ｆ−２が係止壁１１ｃに対し径方向に重なり、かつ凸部１０ｆ−２が係止壁１１ｃよりも径方向外側に位置する。図中上向きに力が加わった場合には、凸部１０ｆ−２の内周面１０ｇ−２が１１ｃ−１に当接してレンズの切り替わりが防止される。
【００３６】
図６乃至図９は、図１に示す切替レンズ群の動作を説明するための図である。そして、図６（ａ）は第１の切替レンズを撮影光軸上に配置した際の切替機構の動作を示す図であり、図６（ｂ）、図６（ｃ）、および図７（ａ）は撮影光軸上に位置する切替レンズを切り替える際の切替機構の動作を示す図である。また、図７（ｂ）は第２の切替レンズを撮影光軸上に配置した際の切替機構の動作を示す図である。さらに、図８（ａ）乃至図８（ｃ）、図９（ａ）、および図９（ｂ）は、それぞれ図６（ａ）乃至図６（ｃ）、図７（ａ）、および図７（ｂ）において第２レンズ保持枠のピン状部材および第３レンズ保持枠のピン状部材のカム溝上の位置を示す図である。
【００３７】
カム溝１２および１３には、撮像光学系を陸上用の広角領域から望遠領域までズーム駆動させる第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａが規定される。さらに、カム溝１２および１３には、撮像光学系を水中用の広角領域から望遠領域までズーム駆動させる第２のズーム駆動領域１２ｂおよび１３ｂが規定される。そして、カム溝１２および１３には、当該２つのズーム駆動領域を連続的に繋ぐ切替レンズ群移動領域１２ｃおよび１３ｃを有している。
【００３８】
第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａと第２のズーム駆動領域１２ｂおよび１３ｂとは切替レンズ群移動領域１２ｃおよび１３ｃに対して略対称に形成されている。そして、これらズーム駆動領域は、各ズーム駆動領域の広角側において切替レンズ群移動領域１２ｃおよび１３ｃに接続されている。
【００３９】
上記のように、広角側において接続するのは、広角側における撮影頻度が高く、かつ切替レンズ群４の切替動作の後には広角側から撮影を開始する方が使い勝手がよいということを想定した場合に、切替時間を短縮することができるためである。
【００４０】
撮影中において、ピン状部材８ａおよび９ａは第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａと第２のズーム駆動領域１２ｂおよび１３ｂとのいずれか一方に係合してズーム駆動する。ピン状部材８ａおよび９ａが第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａから第２のズーム駆動領域１２ｂおよび１３ｂに、又は逆向きに移動するようにカム筒１１を回転させたとする。この場合、切替レンズ群移動領域１２ｃおよび１３ｃを通過する間にカム筒１１の内歯ギア１１ｂによって切替レンズ群４が連動して切替動作が行われる。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置して撮影を行う場合、カム筒１１は内歯ギア１１ｂとアイドラギア１６とが噛み合わない回転範囲で駆動する。その間、図８（ａ）に示すように、第２レンズ群２および第３レンズ群３は第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａに沿って光軸に沿ってズーム駆動する。この際、第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａの全域で係止壁１１ｃと係止腕１０ｅ―１とが径方向に重なる。かつ、係止壁１１ｃの外周に係止腕凸部１０ｆ−１が位置してロック機構が動作する。
【００４２】
図６（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、ピン状部材８ａおよびピン状部材９ａが第１のズーム駆動領域１２ａおよび１３ａから切替レンズ群移動領域１２ｃおよび１３ｃに移るようカム筒１１を回転させる。すると、内歯ギア１１ｂがアイドラギア１６と噛み合いを開始する。アイドラギア１６と切替レンズ保持枠１０のラック部１０ｂとは常に噛み合っているので、切替レンズ保持枠１０がアイドラギア１６の回転に伴ってガイド軸１３ａおよび１３ｂに沿って移動を開始する。
【００４３】
このように、内歯ギア１１ｂがアイドラギア１６と噛み合い始める際、係止壁１１ｃと係止腕１０ｅ―１とは径方向に重なり、かつ係止壁１１ｃの外周に凸部１０ｆ−１が配置される位置関係が保たれ、未だロック機構は有効な状態となっている。
【００４４】
さらに、カム筒１１を回転させて切替レンズ群４を移動させると、係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１が径方向で重ならない位置関係となってロックが解除される（図６（ｃ）および図８（ｃ）参照）。そして、切替レンズ群４が移動して、内歯ギア１１ｂとアイドラギア１６との噛み合いが解除される前に、凸部１０ｆ―２が係止壁１１ｃと径方向に重なる。かつ、係止壁１１ｃの外周側に凸部１０ｆ−２が位置して再びロック機構が働き始める（図７（ａ）および図９（ａ）参照）。
【００４５】
このように係止壁１１ｃと第２の係止腕１０ｅ−２とのロックが掛かる位置関係にさせた後、アイドラギア１６と内歯ギア１０ｃとの噛み合いが解除される。切替動作が完了した後には、カム筒１１を今までと同一の方向に回転させることによって、ピン状部材８ａおよびピン状部材９ａが第２のズーム駆動領域１２ｃおよび１３ｃから切替レンズ群移動領域１２ｂおよび１３ｂに係合する（図７（ｂ）および図９（ｂ）参照）。
【００４６】
このように、カム筒１１とアイドラギア１６とを介することによって、ズームモータと連動して切替レンズ群４の切替動作を行うことができる。さらに、前述のように、カム溝を略対称に接続してズーム駆動領域を２つ設けるとともに、その接続領域において切替レンズ群の切替動作を行う。これによって、切替レンズ群をズーム駆動範囲の全域で使い分けることが可能となる。
【００４７】
上述の２つのカム溝を接続しない構成において、同様に広角側でレンズ切替を行おうとする場合、広角側の切替領域までカム筒を回転させると、１度目には第１の切替レンズ４ａから第２の切替レンズ４ｂに切り替えられる。そして、２度目には第２の切替レンズ４ｂから第１の切替レンズ４ａに切り替えられる。つまり、１方向からの動作入力で異なる移動方向への切替を交互に行う必要がある。このため、ハートカム機構又はプッシュロック機構などを組み込む必要があり、切替機構の構成が複雑になってしまう。
【００４８】
一方、第１の実施形態のように、カム溝を略対称に接続してズーム駆動領域を２つ設けると、ギアとラックによる単純な往復切替機構によって切替機構を構成することができる。
【００４９】
また、２つのカム溝を接続しない構成においては、ズーム駆動領域外において切替動作を行った後ズームモータを１度停止して逆回転させズーム駆動領域に戻す反転動作が必要になる。一方、第１の実施形態において、このような反転動作は必要なく、モータの動作ロスを解消することができる。
【００５０】
前述の図６（ａ）では、カム筒１１の回転範囲におけるアイドラギア１６と内歯ギア１１ｂの噛み合い範囲と、係止壁１１ｃと第１の係止腕１０ｅ−１又は第２の係止腕１０ｅ−２とによって構成されるロック機構の有効範囲が示されている。図示のように、ギアが噛み合い始めた後とギアの噛み合いが解除される前とはともにロック機構によって切替レンズ保持枠１０の移動が規制される。
【００５１】
次に係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１又は１０ｆ−２との隙間について説明する。
【００５２】
図１０は図５に示す係止壁と凸部との隙間について説明するための図である。そして、図１０（ａ）はアイドラギアと内歯ギアとが噛み合う際の切替機構を背面側から示す図であり、図１０（ｂ）はアイドラギアの歯先円と内歯ギアの歯先円を示す図である。
【００５３】
図５（ｂ）に示すように、ロック機構を構成する係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１との隙間を△Ｘとする。また、アイドラギア１６の歯先円２０上で、内歯ギア１１ｂと２歯目に噛み合うアイドラギア１６の歯１６ａの歯先の位置を点Ａとする。さらに、アイドラギア１６の歯先円２０と内歯ギア１１ｂの歯先円２１との交点を点Ｂとする（図１０（ｂ）参照）。
【００５４】
この際、係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１との隙間△Ｘと弧ＡＢは、△Ｘ＜弧ＡＢを満たす関係となる。△Ｘ＜弧ＡＢであれば、歯１６ａが外力によって意図せず内歯ギア１１ｂの１歯目と噛み合ってしまうことで生じる動作不良を防ぐことができる。
【００５５】
図１１は、図１に示すレンズ鏡筒を側面から見た図である。また、図１２および図１３は図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である。そして、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）、および図１３（ｂ）は第１の切替レンズが撮影光軸上へ配置される際の動作を示す図である。
【００５６】
△Ｘ＜弧ＡＢの関係を成り立たせるため、ここでは、係止壁１１ｃの両端部と凸部１０ｆ−１および１０ｆ−２とには、それぞれテーパー面１１ｃ−２、１１ｃ−３、１０ｈ−１、および１０ｈ−２が形成されている。
【００５７】
図１２（ａ）においては、係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１とが径方向に重なっておらず、未だロック機構が動作していない。図１２（ｂ）においては、係止壁１１ｃの端部に形成されたテーパー面１１ｃ−２が凸部１０ｆ−１のテーパー面１０ｈ−１と径方向に重なる位置まで進入して、ロック機構が働き始める。
【００５８】
図１３（ａ）においては、係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１とが径方向に重なってロック機構が作用しており、かつ、内歯ギア１０ｂとアイドラギア１６とはまだ噛み合った状態にある。図１３（ｂ）に示す位置まで切替動作が進むと、内歯ギア１０ｂとアイドラギア１６との噛み合いが解除される。
【００５９】
このように、テーパー面を形成することによって、凸部内周１０ｇ−１が係止壁外周１１ｃ−１よりも径方向内側に位置する時点からロック機構を働かせることが可能になる。よって、係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１との径方向の隙間をより狭めた状態で、ロック機構の有効範囲とギアの噛み合い範囲とを重複させることができる。そして、△Ｘ＜弧ＡＢの関係を保つことができる。
【００６０】
前述のように、ロック機構の有効範囲とギアの噛み合い範囲とを一部重複させ、かつ係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１又は１０ｆ−２との隙間を上記の関係に規定することによってギアの喰い付きなどを防いで円滑に切替動作に移行することができる。
【００６１】
以上のように、本発明の第１の実施形態では、略対称に接続したカム溝を備えるカム筒によって切替レンズ群の切替を行うようにしたので、低コストでかつ小型でズーム領域全域で光学要素を選択的に切り替えることができる。
【００６２】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるレンズ鏡筒について説明する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００６３】
第２の実施形態に係るレンズ切替機構では、切替レンズ群４を保持する切替レンズ保持枠１０の構成と切替レンズ保持枠１０の支持手法が第１の実施形態と異なる。
【００６４】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係るレンズ鏡筒で用いられるレンズ切替機構を正面から示す図である。
【００６５】
前述の第１の実施形態においては、切替レンズ保持枠１０を２本のガイド軸１５ａおよび１５ｂで光軸と垂直な面上（直交する平面上）を平行移動するよう保持している。一方、第２の実施形態では、撮影光軸と略平行に配設した回動軸２２を中心に回動可能に切替レンズ保持枠１０を保持する。
【００６６】
図１５は、図１４に示すレンズ切替機構の動作を説明するための図である。そして、図１５（ａ）は第１の切替レンズを撮影光軸上に位置させた状態を背面側から示す図であり、図１５（ｂ）は第２の切替レンズを撮影光軸上に位置させた状態を背面側から示す図である。
【００６７】
第１の実施形態と同様に、第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に位置させた場合には、第１の係止腕１０ｅ―１と係止壁１１ｃとによってロック機構が機能する。また、第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に位置させた場合には、第２の係止腕１０ｅ―２と係止壁１１ｃとによってロック機構が機能する。
【００６８】
当該ロック機構と切替動作の際のギアの噛み合い範囲との関係は図８（ａ）に示したとおりである。一方、ここでは、第１の実施形態で説明したアイドラギア１６（中継伝達手段）が用いられていない。
【００６９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、切替レンズ保持枠１０に切替ギア部２３を設けて、当該切替ギア部２３を内歯ギア１１ｂと直接噛み合わせることによって第１の切替レンズ４ａおよび第２の切替レンズ４ｂの切替動作を行う。これによって、部品点数を押えることができる。
【００７０】
図１６は、図１４に示す切替レンズ群の切り替わりを防止するロック機構を説明するための図である。そして、図１６（ａ）は断面図であり、図１６（ｂ）は切替ギア部および内歯ギアの歯先円を示す図である。
【００７１】
図示のように、係止壁１１ｃと凸部１０ｆ−１および１０ｆ−２とによって構成されるロック機構の隙間△Ｙは、第１の実施形態における△Ｘと同様の寸法となる。図１６（ａ）に示す切替ギア部２３の歯先円２４上で、内歯ギア１１ｂと２歯目に噛み合うギア部の歯の歯先の位置を点Ｃとする。さらに、ギア部２３の歯先円２４と内歯ギア１１ｂの歯先円２１との交点を点Ｄとする（図１６（ｂ）参照）。この際、△Ｙ＜弧ＣＤの関係となる。△Ｙ＜弧ＣＤであれば、内歯ギア１１ｂと２歯目に噛み合う切替ギア部２３の歯とが、外力によって意図せず１歯目に噛み合ってしまうことによって生じる動作不良を防ぐことができる。
【００７２】
以上のように、本発明の第２の実施形態では、撮影光軸に対して略平行な軸を中心として切替レンズ保持枠１０を回動させて、略対称に繋いだカム溝を有するカム筒によるレンズ切替動作を行う。これによって、部品点数を抑えることができる結果、コスト面でより有利な切替機構を構成することができる。
【００７３】
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。
【００７４】
例えば、実施の形態では２つの切替レンズを切り替える例について説明したが、レンズに限らずフィルタなどの光学素子群を切り替えるようにしてもよい。さらには、レンズなどの光学素子の切り替えばかりでなく、１つの光学素子を挿脱させるようにしてもよい。また、実施の形態では、第１のズーム駆動領域１２ａと第２のズーム駆動領域１２ｂを広角側で繋げるようにしたが、２つのズーム駆動領域を望遠側で繋ぐようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
４  切替レンズ群
５  撮像素子
６  ベース部材
６ａ，６ｂ  ガイド軸受け部
６ｃ  ギアシャフト固定部
６ｄ  屋根部
６ｅ  ギアシャフト貫通孔
６ｆ，６ｇ  メカストッパー
７  固定筒
１０  切替レンズ保持枠
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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