(57)【要約】【課題】休止中にボイスコイルモータの駆動対象の衝突を緩和する。【解決手段】光学機器であって、光学系の少なくとも一部をなす第一光学部材および第二光学部材と、第一光学部材を保持して、予め定められた第一移動範囲を移動する第一保持枠と、第二光学部材を保持して、光学系を使用する場合の使用位置と、光学系を使用しない場合の休止位置との間を移動する第二保持枠とを備え、休止位置に位置する第二保持枠は、第一移動範囲よりも狭い第二移動範囲の一端において、第一保持枠に当接することにより第一保持枠の移動を規制する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の少なくとも一部をなす第一光学部材および第二光学部材と、
前記第一光学部材を保持して、予め定められた第一移動範囲を移動する第一保持枠と、
前記第二光学部材を保持して、前記光学系を使用する場合の使用位置と、前記光学系を使用しない場合の休止位置との間を移動する第二保持枠と
を備え、前記休止位置に位置する前記第二保持枠は、前記第一移動範囲よりも狭い第二移動範囲の一端において、前記第一保持枠に当接することにより前記第一保持枠の移動を規制する光学機器。
【請求項２】
前記光学系を使用する場合の前記第一保持枠の初期位置は、前記第二移動範囲の内側に位置する請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記第一保持枠が前記初期位置に位置することを検出する初期位置検出部を更に備える請求項２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記第二保持枠が前記休止位置にある場合は、前記光学機器が非アクティブ状態からアクティブ状態に遷移すると、前記第一保持枠が前記初期位置に移動して待機する請求項３に記載の光学機器。
【請求項５】
アクティブ状態の前記光学機器において、前記第二保持枠が前記休止位置から前記使用位置に移動した場合は、前記第一保持枠が、改めて初期位置に移動することなく、前記使用位置において焦点距離が最も短い場合に前記光学系が無限遠に合焦する位置に移動する請求項４に記載の光学機器。
【請求項６】
前記第一保持枠を案内する、主軸を含む複数の案内軸を更に備え、
前記初期位置検出部は、前記第一保持枠の周方向について、前記主軸の近傍に配される請求項３から請求項５までのいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項７】
前記第一保持枠および前記第二保持枠の少なくとも一方は、前記第一保持枠および前記第二保持枠の他方に向かって突出して、前記第二保持枠が前記休止位置に位置し、且つ、前記第一保持枠が前記第二移動範囲の一端に到達した場合に前記他方に当接する当接部を有する請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項８】
前記第一保持枠を案内する、主軸を含む複数の案内軸を更に備え、
前記当接部は、前記第一保持枠の周方向について前記主軸の近傍に配される請求項７に記載の光学機器。
【請求項９】
前記第一保持枠を案内する、主軸を含む複数の案内軸を更に備え、
前記第一保持枠および前記第二保持枠の少なくとも一方は、前記第一保持枠および前記第二保持枠の他方に向かって突出して、前記第二保持枠が前記休止位置に位置し、且つ、前記第一保持枠が前記第二移動範囲の一端に到達した場合に前記他方に当接する複数の当接部を有し、
前記複数の当接部のうち、前記第一保持枠の周方向について前記主軸に対してより近くに配置された前記複数の当接部のひとつは他の当接部よりも大きく突出する請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記第二保持枠の前記休止位置は、前記第一保持枠の前記第一移動範囲の内側に位置する請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１１】
前記第一保持枠は、ボイスコイルモータの駆動力を受けて前記第一移動範囲を移動する請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１２】
前記第二保持枠は、ユーザの操作により生じた駆動力により、前記使用位置から前記休止位置までの間を移動する請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の光学機器。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載の光学機器を備える沈胴式レンズユニット。
【請求項１４】
請求項１３に記載の沈胴式レンズユニット備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器、沈胴式レンズユニットおよび撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイスコイルモータで駆動する部材を含む光学機器がある（例えば特許文献１参照）。
特許文献１  特開２００６−１４６１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
休止しているボイスコイルモータには、移動子の自己保持力がない。よって、ボイスコイルモータが休止している状態で光学機器が変位すると、駆動対象が自重で移動して他の部材に衝突する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一態様によると、光学系の少なくとも一部をなす第一光学部材および第二光学部材と、第一光学部材を保持して、予め定められた第一移動範囲を移動する第一保持枠と、第二光学部材を保持して、光学系を使用する場合の使用位置と、光学系を使用しない場合の休止位置との間を移動する第二保持枠とを備え、休止位置に位置する第二保持枠は、第一移動範囲よりも狭い第二移動範囲の一端において、第一保持枠に当接することにより第一保持枠の移動を規制する光学機器が提供される。
【０００５】
本発明の第二態様によると、上記光学機器を備えるレンズユニットが提供される。また、本発明の第三態様によると、上記レンズユニットを備えた撮像装置が提供される。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、この発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】レンズユニット１００の模式的断面図である。
【図２】移動筒１９０の斜視図である。
【図３】移動筒１９０の部分切欠き断面図である。
【図４】移動筒１９０の断面図である。
【図５】レンズユニット１００の模式的断面図である。
【図６】移動筒１９０の部分切欠き断面図である。
【図７】レンズユニット１００の模式的断面図である。
【図８】レンズユニット１００の模式的断面図である。
【図９】レンズユニット１００の模式的断面図である。
【図１０】レンズユニット１００の状態の遷移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、光学機器の一例を含むレンズユニット１００の模式的断面図である。レンズユニット１００は、鏡筒１７０に収容された複数のレンズ群により形成された光学系を備える。レンズユニット１００は、光学機器として使用する使用状態においては伸長し、収納あるいは搬送する休止状態においては短縮する沈胴型レンズユニットであり、図示の状態は短縮された縮筒状態にある。
【００１０】
なお、以降の説明において、レンズユニット１００が短縮して沈胴している状態を「休止状態」と記載する場合がある。また、レンズユニット１００が伸長して伸筒している状態を「使用状態」と記載する場合がある。
【００１１】
また、以降の説明においては、図中左側に当たるレンズユニット１００の物体側を前側と記載する。また、図中右側に当たる、上記前を後側と逆の側を後側と記載する。図中の一点鎖線は、光学系の光軸Ｘを示す。
【００１２】
レンズユニット１００の光学系は、図中左側の前側端から順に、光軸Ｘに沿って配置された第一レンズ群１１０、第二レンズ群１２０、第三レンズ群１３０、第四レンズ群１４０、第五レンズ群１５０および第六レンズ群１６０を備える。また、レンズユニット１００の光学系は、レンズ群の他に、絞り装置等の光学部材も含む。
【００１３】
第一レンズ群１１０は、レンズユニット１００における最前端において保持枠１１２に保持される。第一レンズ群１１０を保持した保持枠１１２は、鏡筒１７０の一部をなす先筒１７８の先端近傍に支持される。レンズユニット１００が縮筒状態にある場合、第一レンズ群１１０は、隣接する第二レンズ群１２０の直前に位置する。
【００１４】
第二レンズ群１２０は、第一レンズ群１１０の直後において、保持枠１２２に保持される。保持枠１２２は、レンズ鏡筒１７０内に収容された移動筒１９０から支持される。レンズユニット１００が伸筒する場合、移動筒１９０は鏡筒１７０に対して前進する。保持枠１２２は、レンズユニット１００の後方に向かって形成された当接面を有する規制部１２４を有する。
【００１５】
また、第二レンズ群１２０を保持した保持枠１２２は、移動筒１９０に対しても、光軸Ｘ方向に移動する。保持枠１２２が移動筒１９０に対して前側に移動した場合は、第二レンズ群１２０と第三レンズ群１３０との間隔が広くなる。
【００１６】
第三レンズ群１３０は、保持枠１３２に保持される。第三レンズ群１３０を保持した保持枠１３２は、移動筒１９０から更に支持される。移動筒１９０は、第三レンズ群１３０の保持枠１３２を駆動するボイスコイルモータ１８０を有する。ボイスコイルモータ１８０は、ボイスコイル１８２、マグネット１８４およびヨーク１８６を含む。
【００１７】
ボイスコイルモータ１８０において、ボイスコイル１８２は、第三レンズ群１３０の保持枠１３２に対して固定される。一方、マグネット１８４およびヨーク１８６は、移動筒１９０に対して固定される。よって、ボイスコイル１８２に駆動電力を供給した場合、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２は、ボイスコイルモータ１８０により駆動されて、光軸Ｘと平行な方向に移動筒１９０に対して移動する。
【００１８】
これにより、第三レンズ群１３０は、ボイスコイルモータ１８０に供給する駆動電力により、電気的な制御の下に移動させることができる移動レンズとなり、レンズユニット１００の光学系を合焦させる場合に移動するフォーカスレンズの役割を有する。
【００１９】
また、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２は、保持枠１３２と一体的に形成された当接部１３４、遮光部１３６および突出部１３７を有する。当接部１３４は、レンズユニット１００の前側に向かって、少なくとも第三レンズ群１３０の前面よりも前方に、光軸Ｘと略平行に突出する。突出部１３７は、第三レンズ群１３０の径方向直近に位置して、保持枠１３２から後方に突出する。
【００２０】
遮光部１３６は、レンズユニット１００の後方に向かって、光軸Ｘと平行に突き出した平面を有する。遮光部１３６は、移動筒１９０に対するレンズ保持枠１３２の移動範囲において予め定められた位置で、移動筒１９０に固定されたフォトインタラプタ１３８を遮る。これにより、レンズユニット１００においてレンズ保持枠１３２の絶対的な位置を検出して、第三レンズ群１３０の移動を制御する場合の初期位置とすることができる。
【００２１】
第四レンズ群１４０および第五レンズ群１５０は、第三レンズ群１３０の後方において保持枠１４２、１５２に保持される。保持枠１４２、１５２は、移動筒１９０から支持されるので、移動筒１９０が光軸Ｘ方向に移動した場合、第四レンズ群１４０および第五レンズ群１５０は、第二レンズ群１２０と共に、鏡筒１７０に対して移動する。これにより、例えば、レンズユニット１００の光学系の倍率が変化する。
【００２２】
第六レンズ群１６０は、保持枠１６２に保持される。保持枠１６２は、固定筒１７２に対して固定されるので、レンズユニット１００が伸筒または縮筒する場合、およびレンズユニット１００が変倍する場合にも、マウント部１７１に結合されたカメラボディ２００に対して移動しない。
【００２３】
なお、レンズユニット１００において、第五レンズ群１５０は、光軸Ｘと交差する方向にも移動して、レンズユニット１００の変位により生じる像振れを補正する手振れ補正ユニットの一部をなす。また、第五レンズ群１５０と第六レンズ群１６０との間には、絞り装置が配され、第五レンズ群１５０と共に、移動筒１９０に支持される。
【００２４】
レンズユニット１００の鏡筒１７０は、固定筒１７２、ズーム環１７４、中継環１７６および先筒１７８を有する。固定筒１７２は、後側端にマウント部１７１を有する。マウント部１７１は、レンズユニット１００を、カメラボディ２００、接眼ユニット等に結合して、レンズユニット１００を使用できる状態にする。また、固定筒１７２は、三脚座１７５を有する。これにより、レンズユニット１００を望遠レンズとして使用する場合に、三脚等に固定してレンズユニット１００を安定させることができる。
【００２５】
ズーム環１７４は、鏡筒１７０の外周面に配され、ユーザの操作により、固定筒１７２に対して、光軸Ｘを回転軸として回転させることができる。中継環１７６は、鏡筒１７０の内部に配され、ズーム環１７４の回転運動を、鏡筒１７０の内部に配されたカム筒等に伝達する。これにより、ユーザによるズーム環１７４の回転操作が移動筒１９０を移動させる駆動力に変換される。
【００２６】
また、ズーム環１７４の操作は、レンズユニット１００を伸筒または縮筒させる。即ち、伸筒状態のレンズユニット１００において、レンズユニット１００の全長が短くなる短焦点側いっぱいまでズーム環１７４を回した場合に、更に、レンズユニット１００の変倍範囲を超えてズーム環１７４を回転させると、先筒１７８が、鏡筒１７０に引き込まれ、レンズユニット１００の全長を変化させる。
【００２７】
この場合、移動筒１９０は鏡筒１７０内に引き込まれ、移動筒１９０に支持された第二レンズ群１２０および保持枠１２２も後退して、沈胴状態における休止位置に移動する。また、第三レンズ群１３０および保持枠１３２は、移動筒１９０に対して更に後退する。これにより、レンズユニット１００は沈胴状態になる。沈胴状態のレンズユニット１００においてはレンズ群相互の間隔が狭くなるので、沈胴状態のレンズユニット１００の光学系が所期の特性を発揮することはできない。
【００２８】
レンズユニット１００の先端において、先筒１７８の前側端には、フード１７３が装着される。フード１７３は、バヨネットマウント等により先筒１７８に対して着脱できる。先筒１７８に取り付けられたフード１７３は、レンズユニット１００の光学系に対する入射光路の周囲を包囲して、光軸Ｘに対して極端に傾いた入射光を遮断する。これにより、鏡筒１７０内の迷光が抑制され、レンズユニット１００の光学系が形成する像に生じるフレア等が防止される。
【００２９】
図２は、レンズユニット１００における移動筒１９０を単独で取り出した様子を示す斜視図である。図示の状態においては、図中左側がレンズユニット１００の前側であり、移動筒１９０の内部に組み込まれた第三レンズ群１３０および保持枠１３２の一部が見えている。
【００３０】
移動筒１９０は、全体として円筒状をなし、外周面に配された、直進キー１９２、駆動ピン１９６、回路基板１９８を有する。また、移動筒１９０は、光軸Ｘと平行に配された案内軸１９４を内部に有する。
【００３１】
直進キー１９２は、移動筒１９０の後側端近傍において、径方向に突出した台座の上に配される。直進キー１９２は、移動筒１９０の周方向について互いに離れて複数設けられ、光軸Ｘ方向に長い形状を有する。これら直進キー１９２は、固定筒１７２の内面に形成された直進溝と係合して、鏡筒１７０の内部における移動筒１９０の姿勢を安定させると共に、移動筒１９０の移動方向を光軸X方向に案内する。
【００３２】
駆動ピン１９６は、移動筒１９０の前側端および後側端の中間において、移動筒１９０から径方向外側に突出する。駆動ピン１９６は、カム筒等の外部のカム溝から駆動力を受けて、移動筒１９０を光軸Ｘと平行な方向に移動させる。駆動ピン１９６は、移動筒１９０の周方向に複数設けられているため、駆動力を受けたことにより移動筒１９０が光軸Ｘに対して傾くことを防止される。
【００３３】
回路基板１９８には、フォトインタラプタ１３８、ボイスコイルモータ１８０の駆動回路の他、振動補正機構の制御回路、第三レンズ群１３０の位置検出回路等を含む。フォトインタラプタ１３８は、移動筒１９０の内側に向かって実装される。なお、これら全ての回路が回路基板１９８に集約されているとは限らず、これらの回路の一部が設けられている場合もある。また、更に他の回路が回路基板１９８に実装されている場合もある。
【００３４】
案内軸１９４は、移動筒１９０に対して、光軸Ｘと平行に固定される。案内軸１９４は、ステンレス鋼等により形成され、光軸Ｘと平行な直線をなし、平滑な表面を有する。図２には現れないが、案内軸１９４は、移動筒１９０の周方向について複数設けられる。
【００３５】
図示の案内軸１９４は、移動筒１９０の内部において、保持枠１３２に設けられた係合部１３１に係合する。また、図中に現れていない案内軸１９５は、嵌合部１３５において保持枠１３２と嵌合する（図４参照）。
【００３６】
嵌合部１３５は、案内軸１９４の外径と略同じ内径を有し、案内軸１９４を挿通されることにより嵌合する。保持枠１３２は、案内軸１９４と嵌合部１３５において嵌合することにより、光軸Ｘと平行な方向の移動を許容されつつ、光軸Ｘと交差する方向への変位を規制される。嵌合部１３５において保持枠１３２と嵌合する案内軸１９４は、主軸と記載する場合がある。
【００３７】
係合部１３１は、第三レンズ群１３０の保持枠１３２に、略径方向に延在する長穴またはスリットとして形成される。保持枠１３２は、案内軸１９４と係合部１３１において係合することにより、光軸Ｘと平行な方向の移動を許容されつつ、周方向の変位を規制される。係合部１３１において係合する案内軸１９４は副軸と記載する場合がある。
【００３８】
図２において、第三レンズ群１３０の保持枠１３２の前面には、当接部１３４が配されている。当接部１３４の前方において、移動筒１９０の前端面には、切欠き部１９１が設けられる。これにより、当接部１３４は、移動筒１９０の前端よりも更に前方に位置する他の部材に当接することができる。
【００３９】
なお、移動筒１９０前端面には、光軸Ｘに対して切欠き部１９１と略対称な位置に他の切欠き部１９３が設けられる。光軸Ｘと平行な方向について切欠き部１９３の後方には、第三レンズ群１３０の保持枠１３２に、他の当接部が設けられている。これにより、当接部１３４が前方に当接した場合に、保持枠１３２が光軸Ｘに対して傾くことが防止される。
【００４０】
ただし、当接部１３４が複数設けられている場合には、案内軸１９４に対して保持枠１３２が嵌合している嵌合部１３５に最も近い当接部１３４が、他の当接部１３４よりも前方に向かって大きく突出することが望ましい。これにより、嵌合部１３５に最も近い当接部１３４が当接した場合に、他の当接部１３４と切欠き部１９１との配置がずれていても、嵌合部１３５をこじる力が緩和され、嵌合部１３５の劣化を防止できる。
【００４１】
図３は、移動筒１９０の断面図であり、光軸Ｘを含む断面の一部を示す。移動筒１９０において、ボイスコイルモータ１８０のマグネット１８４およびヨーク１８６は、移動筒１９０に対して固定される。図中で矩形状のマグネット１８４は、フェライト磁石等の永久磁石であり、光軸Ｘと並行かつ保持枠１３２の移動範囲に延在するように配される。ヨーク１８６は、マグネット１８４の光軸Ｘと平行な面と光軸Ｘと直交する面とを包囲して、光軸Ｘ方向に延在するする。移動筒１９０において、マグネット１８４は、移動筒１９０の周方向に間隔をおいて複数配され、各マグネット１８４を包囲するヨーク１８６も複数配される。
【００４２】
保持枠１３２は、黒色の樹脂材料などにより略円環状に形成されている。保持枠１３２の背面には、第三レンズ群１３０の外周を周回するように配置されたボイスコイル１８２が固定されている。なお、筒状のボイスコイル１８２の少なくとも内周面を黒色にすることにより、レンズユニット１００の外側から視認困難になると共に、レンズユニット１００の内側で発生するゴーストやフレアの原因となる不要な光線の反射防止部材としても機能する。
【００４３】
ボイスコイル１８２の一部は、図示の断面において環状をなすヨーク１８６の内側において、マグネット１８４の近傍に配される。ボイスコイル１８２に駆動電流が供給された場合は、マグネット１８４およびヨーク１８６により形成された磁界との相互作用により、光軸Ｘと平行な方向に作用する駆動力が生じる。よって、ボイスコイルモータ１８０は、ボイスコイル１８２に供給する駆動電流を変化させることにより、電気的な制御の下に第三レンズ群１３０を移動させることができる。
【００４４】
なお、ボイスコイルモータ１８０は、ヨーク１８６の内側でボイスコイル１８２が移動し得る範囲全体で駆動力を発生することができる。しかしながら、レンズユニット１００において第三レンズ群１３０が移動できる範囲は、ボイスコイルモータ１８０が駆動力を発揮できる範囲よりも狭い範囲に規制される。
【００４５】
図４は、移動筒１９０における、光軸Ｘと直交するひとつの断面を示す図である。なお、図２および図３において９時の位置にあった案内軸１９４が、図４においては図中上側に位置していることから判るように、図４に示す移動筒１９０の断面は、図２および図３に示した移動筒を図中時計回りに約９０°回した状態を示す。
【００４６】
移動筒１９０は、ボイスコイルモータ１８０におけるマグネット１８４およびヨーク１８６を含む３組の組立体８１、８２、８３を有する。また、移動筒１９０は、一対の案内軸１９４、１９５および位置検出用の磁気センサ１３３を有する。これにより、レンズユニット１００における第三レンズ群１３０の保持枠１３２の移動量を検出できる。
【００４７】
既に説明した通り、レンズユニット１００においては、移動筒１９０に設けられたフォトインタラプタ１３８を用いて、保持枠１３２の絶対的な初期位置を検出することができる。よって、レンズユニット１００およびカメラボディ２００により形成された撮像装置の制御機構は、フォトインタラプタ１３８を用いて検出した保持枠１３２の絶対的な初期位置と、磁気センサ１３３を用いて検出した保持枠１３２の移動量とに基づいて、保持枠１３２を高い精度で位置制御できる。
【００４８】
３組の組立体８１、８２、８３は、第三レンズ群１３０の外周の接線方向に延在してそれぞれ配置される。また、３組の組立体８１、８２、８３は、互いに離れて配され、３つの組立体８１、８２、８３相互の間には３つの空間が形成される。
【００４９】
移動筒１９０において、一方の案内軸１９４は、図２および図３にも現れており、第三レンズ群１３０の保持枠１３２と係合部１３１において係合して副案内軸を形成する。図２および図３に現れていなかった他方の案内軸１９５は、移動筒１９０に対して光軸Ｘと平行に固定される。案内軸１９５は、第三レンズ群１３０の保持枠１３２における嵌合部１３５と嵌合して、保持枠１３２を光軸Ｘと平行な方向に案内する主軸を形成する。
【００５０】
一方の案内軸１９４は、組立体８１、８２により挟まれた空間に配される。他方の案内軸１９５は、組立体８１、８３により挟まれた他の空間に配される。これにより、案内軸１９４と案内軸１９５との間隔を広くすることができ、保持枠１３２の傾きを抑制できる。
【００５１】
磁気センサ１３３は、移動筒１９０の周方向について、組立体８１、８３のいずれからも離れた空間に配される。磁気センサ１３３は、位置検出用の位置検出用マグネット１３９に対向して、移動筒１９０に対して固定される。
【００５２】
移動筒１９０において、保持枠１３２は、案内軸１９５に対して丸穴状の嵌合部１３５により嵌合する。既に説明した通り、保持枠１３２は、係合部１３１において案内軸１９４に係合する。これにより、保持枠１３２は、光軸Ｘ方向の移動可能な状態を維持しつつ、光軸Ｘに対して交差する方向について精度よく位置決めされる。
【００５３】
また、保持枠１３２は、嵌合部１３５の近傍に配された位置検出センサ用の位置検出用マグネット１３９を有する。位置検出用マグネット１３９は、長手方向を光軸Ｘと平行に、紙面に対して垂直に延在するように配置される。これにより、位置検出用マグネット１３９と嵌合部１３５に嵌合する案内軸１９５とを近づけることができる。さらに、案内軸１９５は保持枠１３２を光軸方向に案内する主軸であるので、位置検出用マグネット１３９は、保持枠１３２の光軸Ｘに対する傾きの影響を殆ど受けることなく、磁気センサ１３３を使用して、保持枠１３２の光軸Ｘ方向の位置を精度よく検出できる。
【００５４】
保持枠１３２は、ボイスコイル１８２を有する。ボイスコイル１８２は、光軸Ｘの周囲を周回して、３組の組立体８１、８２、８３のヨーク１８６の内側を全て通過する単一の環を形成する。これにより、ボイスコイル１８２が発生した磁界は、３組の組立体８１、８２、８３に共通に作用する。よって、ボイスコイル１８２の全周のうち、いずれの組立体８１、８２、８３の磁気回路にも作用しない漏れ磁束が発生する割合が少なく、ボイスコイル１８２に投入した駆動電流を効率よく保持枠１３２の駆動力に変換できる。
【００５５】
また、保持枠１３２に対する駆動力は、第三レンズ群１３０の周方向について、組立体８１、８２、８３の位置に対応する３箇所で発生するので、駆動力が大きく、かつ、保持枠１３２の光軸に対する傾きが安定する。また、組立体８１，８２，８３の間で駆動力を調整して、保持枠１３２の光軸に対する傾きを調整することとしてもよい。よって、組立体８１、８２、８３の数は３個に限定されず、４個以上であってもよいが、案内軸や位置検出センサも配置する場合、３個であることが好ましい。
【００５６】
なお、図示の例において、ボイスコイル１８２は、組立体８１、８２、８３相互の間において直線をなし、全体として六角形の筒状である。これにより、ボイスコイル１８２の移動筒１９０の内側における実装効率も改善される。更に、ボイスコイル１８２を形成する場合に用いる線材の長さも節約できる。
【００５７】
ただし、ボイスコイル１８２の形状が六角形に限られるわけではなく、五角形、七角形、円形等の他の形状であってもよい。また、直線と曲線とを組み合わせた形状であってもよい。更に、移動筒１９０内の他の部品等を避ける目的で、より複雑に折れ曲がった部分を有してもよい。
【００５８】
また、上記の例では、一対の組立体８２、８３の間隔は、組立体８１、８２、８３の他の間隔よりも狭い。これにより、移動筒１９０に保持枠１３２を組み付ける場合に向きを誤ることを防止できる。図示のボイスコイル１８２は、光軸Ｘを通過する水平線に対して対称な形状を有するが、非対称の形状のボイスコイル１８２を配置してもよい。一方、移動筒１９０の周方向について、複数の組立体８１、８２、８３を等間隔に配置してもよい。
【００５９】
更に、上記の例では、複数の組立体８１、８２、８３に対して単一のボイスコイル１８２を組み合わせてボイスコイルモータ１８０を形成した。しかしながら、複数の組立体８１、８２、８３の各々に対して個別のボイスコイル１８２を組み合わせてもよい。
【００６０】
図５は、レンズユニット１００の模式的断面図である。図６は、図５に示した状態における移動筒１９０の部分切欠き断面図である。図１に示した状態と比較すると、レンズユニット１００は依然として縮筒された沈胴状態にあるが、第三レンズ群１３０が、沈胴状態における移動範囲の前端まで移動している。
【００６１】
図示の状態において、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２の前面に設けられた当接部１３４は、第二レンズ群１２０を保持する保持枠１２２の図中下部に設けられた規制部１２４に当接する。これにより、保持枠１３２の前進が規制されると共に、第二レンズ群１２０と第三レンズ群１３０とが直接に接触することが防止される。このように、沈胴状態にあるレンズユニット１００において、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２の移動範囲の前端は、第二レンズ群１２０の保持枠１２２に設けられた規制部１２４の位置により決定される。
【００６２】
なお、規制部１２４および当接部１３４の機能を説明する目的で、図５においては、規制部１２４と当接部１３４とを当接させている。しかしながら、沈胴状態のレンズユニット１００において、規制部１２４と当接部１３４とは常時当接していなくてもよい。即ち、規制部１２４を設けることにより保持枠１３２の移動距離が短くなり、外乱により保持枠１３２が移動した場合に、レンズ群が直接当接する前に、規制部１２４と当接部１３４とが先に当接すればよい。
【００６３】
既に説明したように、第二レンズ群１２０を保持する保持枠１２２は、ズーム環１７４を操作するユーザの操作力により駆動されて、沈胴状態における休止位置と、伸筒状態における使用位置との間を移動する。換言するならば、沈胴状態にあるレンズユニット１００においては、ユーザがズーム環１７４を操作しない限り、保持枠１２２の位置は固定されている。
【００６４】
また、沈胴状態のレンズユニット１００において、第二レンズ群１２０を保持する保持枠１２２の後端は、移動筒１９０の前端から光軸Ｘ方向について内側に入り込んでいる。これにより、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２の、沈胴状態における移動範囲の前端は、ボイスコイルモータ１８０の駆動範囲よりも狭い範囲に規制される。また、保持枠１２２の後端側の一部を移動筒１９０の内側まで入り込ませることにより、沈胴状態におけるレンズユニット１００の全長を一層短縮できる。
【００６５】
なお、図示の例では、第三レンズ群１３０の保持枠１３２に突起状の当接部１３４を設けたが、当接部１３４は、第二レンズ群１２０を保持する保持枠１２２の側に設けてもよい。また、双方の保持枠１２２、１３２の両方に短い突起状の当接部１３４を設けてもよい。更に、規制部１２４および当接部１３４の形状は、円柱状または円錐台状に限られるものではなく、それぞれ、第二レンズ群１２０の後端または第三レンズ群１３０の前端よりも突出した部分を有していれば、様々な形状をとり得る。
【００６６】
図７は、レンズユニット１００の模式的断面図である。図１に示した状態と比較すると、レンズユニット１００は依然として縮筒された沈胴状態にあり、第三レンズ群１３０が、沈胴状態における移動範囲の後端まで移動している。
【００６７】
図示の状態において、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２の後面に設けられた突出部１３７は、第四レンズ群１４０を保持する保持枠１４２の前面に当接する。これにより、保持枠１３２の後退が規制されると共に、第三レンズ群１３０と第四レンズ群１４０とが直接に接触することが防止される。このように、沈胴状態にあるレンズユニット１００において、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２の移動範囲の後端は、第四レンズ群１４０の保持枠１４２の位置により決定される。
【００６８】
上記のように、沈胴状態のレンズユニット１００において、第三レンズ群１３０を保持した保持枠１３２の移動範囲は、休止位置にある第二レンズ群１２０の保持枠１３２と、移動筒１９０に固定された第四レンズ群１４０の保持枠１４２との間に規制される。このような沈胴状態における第三レンズ群１３０の移動範囲は、ボイスコイルモータ１８０が駆動力を発揮できる範囲の長さよりも短い。
【００６９】
ボイスコイルモータ１８０は、電源が遮断されている場合に、移動子の位置を維持する自己保持力がない。よって、レンズユニット１００の場合は、電源が遮断されている場合にレンズユニット１００が変位すると、レンズユニット１００の傾き、移動、受けた衝撃等により第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２が移動してしまう。
【００７０】
しかしながら、レンズユニット１００においては、沈胴状態における保持枠１３２の移動範囲が、第二レンズ群１２０の保持枠１２２と、第四レンズ群１４０の保持枠１４２とにより規定された狭い範囲に制限される。よって、第三レンズ群１３０が移動しても、著しく大きな衝撃を受けることが防止される。
【００７１】
図８は、レンズユニット１００の模式的断面図である。図１に示した状態と比較すると、レンズユニット１００は依然として縮筒された沈胴状態にあり、第三レンズ群１３０が、沈胴状態における移動範囲の前端と後端との中間に位置している。
【００７２】
図示の状態においては、第三レンズ群１３０を保持する保持枠１３２の後方に設けられた遮光部１３６の後端が、移動筒１９０に対して固定されたフォトインタラプタ１３８を横切っている。これにより、フォトインタラプタ１３８の出力がオンからオフまたは、オフからオンに遷移するので、フォトインタラプタ１３８の位置に対応した第三レンズ群１３０の絶対的な位置を精度よく検出できる。
【００７３】
ここで、フォトインタラプタ１３８を用いて検出する第三レンズ群１３０の位置は、レンズユニット１００においてボイスコイルモータ１８０により第三レンズ群１３０を移動させる場合の位置制御の原点として使用できる。よって、レンズユニット１００においては、沈胴状態のまま、伸筒状態における第三レンズ群１３０の初期位置を検出できる。このように、伸筒状態であって、第二レンズ群１２０が使用位置にある場合の第三レンズ群１３０の初期位置を、レンズユニット１００が沈胴状態にある場合の第三レンズ群１３０の短い移動範囲内に設定することにより、沈胴状態のままレンズユニット１００の初期化処理を実行できる。
【００７４】
このように、レンズユニット１００においては、沈胴状態であっても、第三レンズ群１３０の移動制御を初期化できる。よって、例えば、レンズユニット１００を装着されたカメラボディ２００の電源が投入された場合には、レンズユニット１００が沈胴状態であっても、レンズユニット１００を初期化して、撮影等の使用に備えることができる。これにより、レンズユニット１００が伸筒されて、光学系が使用状態に変化したときから、タイムラグなしにレンズユニット１００を使用できる。
【００７５】
なお、レンズユニット１００においては、第三レンズ群１３０の位置を初期化する処理を、レンズユニット１００が沈胴状態にある場合に限らず、沈胴状態から伸筒状態に変化する過程においても実行できる。この場合、レンズユニット１００が伸筒状態に変化して、第二レンズ群１２０が使用位置に移動した時点から、即座にオートフォーカス等のレンズユニット１００の機能を使用できる。
【００７６】
なお、第三レンズ群１３０の初期位置を検出する場合に用いるフォトインタラプタ１３８も、光軸Ｘと交差する断面において見た場合、主軸となる案内軸１９５の近傍に配することが好ましい。これにより、フォトインタラプタ１３８と遮光部１３６による初期位置の検出精度を向上させることができる。
【００７７】
図９は、レンズユニット１００の模式的断面図である。図１に示した状態と比較すると、レンズユニット１００が伸筒状態になり、カメラボディ２００においてレンズユニット１００を用いた撮影ができる状態にある。なお、図９は、図面が煩雑になることを避ける目的で、先筒１７８、第二レンズ群１２０を保持する保持枠１２２および移動筒１９０を、鏡筒１７０から、レンズユニット１００の前方に繰り出す機構を省いている。
【００７８】
伸筒状態のレンズユニット１００において、第一レンズ群１１０を保持する保持枠１１２は、先筒１７８と共に前方に繰り出されている。これにより、図１に示した沈胴状態のレンズユニット１００と比較すると、レンズユニット１００の全長が長くなっている。
【００７９】
第二レンズ群１２０を保持する保持枠１２２も、レンズユニット１００の前方に繰り出されて、第二レンズ群１２０は、レンズユニット１００における使用位置に移動する。ただし、保持枠１２２の繰り出し量は、先筒１７８の繰り出し量よりも小さく、沈胴状態のレンズユニット１００と比較すると、第一レンズ群１１０と第二レンズ群１２０との間隔が拡がる。
【００８０】
伸筒状態のレンズユニット１００においては、保持枠１３２を介して第三レンズ群１３０を支持する移動筒１９０も、鏡筒１７０に対して前方に移動する。ただし、移動筒１９０の移動量は、第二レンズ群１２０の繰り出し量よりも小さい。よって、第二レンズ群１２０と第三レンズ群１３０との間隔が拡がる。
【００８１】
これにより、第三レンズ群１３０の保持枠１３２は、第二レンズ群１２０の保持枠１２２に設けられた規制部１２４に規制されることなく、ボイスコイルモータ１８０の略前端まで移動することができる状態になる。このように、伸筒することにより光学機器として使用できる状態になったレンズユニット１００においては、第三レンズ群１３０および保持枠１３２が、ボイスコイルモータ１８０の光軸Ｘ方向の長さの略全長を用いて、縮筒状態よりも広い移動範囲を移動できる状態になる。
【００８２】
レンズユニット１００をカメラボディ２００に装着して形成される撮像装置において、レンズユニット１００は、カメラボディ２００の電源が投入されているか否かにかかわらず、機械的な操作により、伸筒または縮筒させることができる。また、カメラボディ２００は、レンズユニット１００が伸筒状態にあるか、沈胴状態にあるかにかかわらず、電源を投入または遮断することができる。更に、カメラボディ２００は、電源が投入された状態であっても、予め定められた待機時間を経過してもユーザが何も操作しない場合に、一部の操作部を残して電源を遮断するスリープ状態になる場合がある。
【００８３】
これらの様々な状態に遷移する撮像装置において、レンズユニット１００は、沈胴状態であっても第三レンズ群１３０の位置を初期化できる機能を活かして、撮像装置の操作性を向上させることができる。
【００８４】
図１０は、レンズユニット１００およびカメラボディ２００により形成された撮像装置における状態遷移のパターンを示す模式図である。図示のように、レンズユニット１００の沈胴状態または伸筒状態と、カメラボディ２００のアクティブ状態、スリープ状態またはシャットダウン状態との組み合わせにより、撮像装置においてはＡからＨまでの８種類の状態遷移が生じ得る。上記の状態遷移の各々について順次説明する。
【００８５】
状態遷移Ａの場合、レンズユニット１００が沈胴している状態、または、ズーム環１７４がズーム範囲を超えて回されて、レンズユニット１００が沈胴状態に移行している期間に、カメラボディ２００がアクティブ状態に遷移する。ここで、「カメラボディ２００がアクティブ状態に遷移する」とは、スリープ状態からアクティブ状態に復帰する場合と、シャットダウン状態から起動された状態とを両方含む。
【００８６】
上記のような状態遷移Ａにおいて、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０の絶対的な初期位置を検出する初期化処理と、初期位置に移動させた第三レンズ群１３０の位置を保持させる定位置保持処理とを実行する。レンズユニット１００においては、沈胴状態のまま第三レンズ群１３０の初期化処理を完遂できるので、レンズユニット１００が伸筒状態に遷移して撮影が開始される場合に、初期化処理の時間を短縮して、第三レンズ群１３０の位置制御を開始できる。
【００８７】
状態遷移Ｂの場合、レンズユニット１００は、沈胴状態か、沈胴状態に向かっていて撮像できない状態において、カメラボディ２００が、スリープ状態またはシャットダウン状態に遷移する。このため、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０を、最高速度で初期位置に移動させ、その後、レンズユニット１００に対する電力の供給が遮断して処理を終了する。第三レンズ群１３０の初期位置は、沈胴状態のレンズユニット１００における第三レンズ群１３０の移動範囲に含まれている。よって、レンズユニット１００が沈胴状態であっても、第三レンズ群１３０を初期位置に移動させることができるので、第三レンズ群１３０の第二レンズ群１２０への衝突を防止して、レンズユニット１００の光学部材を保全できる。
【００８８】
状態遷移Ｃの場合、カメラボディ２００に装着されたレンズユニット１００が、沈胴状態から伸筒される。この場合、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０の位置を初期位置により移動させる位置の初期化処理を実行する。次に、同制御機構は、ズーム環１７４に対するユーザの操作によりレンズユニット１００に設定された焦点距離において光学系が無限遠に合焦する第三レンズ群１３０のホームボジションを検索する。
【００８９】
伸筒操作の途中も含めて、第三レンズ群１３０のホームポジションが検出された場合、同制御機構は、第三レンズ群１３０を最高速度で当該ホームポジションに移動させる処理を実行する。レンズユニット１００は、完全に伸筒しない状態であっても、第三レンズ群１３０の初期化処理を完遂できるので、レンズユニット１００が伸筒状態に遷移して撮影が開始される場合に、既に待機している初期位置からホームポジションに直接に移動して、初期化処理の時間を短縮できる。
【００９０】
状態遷移Ｄの場合、レンズユニット１００が、伸筒状態から沈胴状態へと遷移するので、後退する第二レンズ群１２０が第三レンズ群１３０に接触することを防止する目的で、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０を後方に後退させて、初期位置に保持させる。レンズユニット１００においては、ズーム範囲を超えて縮筒されたことが検出された場合に、レンズユニット１００が完全に沈胴状態になるのを待たずに第三レンズ群１３０を初期位置に移動させることができる。よって、第三レンズ群１３０を迅速に初期位置に移動させて、レンズユニット１００の光学部材を保全できる。
【００９１】
状態遷移Ｅの場合は、レンズユニット１００が撮影可能な伸筒状態で、カメラボディ２００の電源が遮断される。この場合、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０を即座に初期位置に移動させた後、カメラボディ２００の電源を遮断する。第三レンズ群１３０の初期位置は、レンズユニット１００が沈胴状態である場合にも、第三レンズ群１３０が安全にとどまれる位置なので、撮像装置の制御機構は、シャットダウン処理を迅速に実行できる。
【００９２】
状態遷移Ｆの場合は、レンズユニット１００が撮影可能な伸筒状態で、カメラボディ２００の電源が投入される。この場合、撮像装置の制御機構は、まず、第三レンズ群１３０の位置を初期位置に移動させる初期化動作を実行した後、続いて、レンズユニット１００に設定されている焦点距離に応じてレンズユニット１００の光学系が無限遠に合焦ホームポジションを検索する。続いて、同制御機構は、検出されたホームポジションに、第三レンズ群１３０を移動させ、当該ホームポジションを維持させる。
【００９３】
状態遷移Ｇの場合は、レンズユニット１００が撮影可能な伸筒状態で、カメラボディ２００がアクティブ状態からスリープ状態に遷移する。この場合、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０を初期位置まで移動させることにより、スリープ状態に遷移する直前の第三レンズ群１３０の位置を検出して記憶して、レンズユニット１００の電源を遮断する。
【００９４】
これにより、レンズユニット１００が、次にアクティブ状態に復帰する場合には、スリープ状態に移行する直前の状態を復元できる。また、第三レンズ群１３０は初期位置に復帰しているので、スリープ状態の間にレンズユニット１００が縮筒されても、レンズユニット１００における光学部材の衝突が防止される。
【００９５】
状態遷移Ｈの場合は、レンズユニット１００が撮影可能な伸筒状態で、カメラボディ２００がスリープ状態からアクティブ状態に遷移する。この場合、撮像装置の制御機構は、第三レンズ群１３０を初期位置まで移動させた上で、その時点で設定されている焦点距離における、スリープ前に記憶した合焦位置に第三レンズ群１３０を移動させる。これにより、ユーザは、スリープ直前の状態を迅速に復元できる。
【００９６】
このように、レンズユニット１００においては、レンズユニット１００が沈胴状態であっても、第三レンズ群１３０を初期位置に移動させる初期化動作を完遂できる。よって、撮像装置による撮影を開始できる状態になるまでの時間を短縮して、ユーザの撮影意図に迅速に対応することができる。
【００９７】
なお、上記の例では、撮像装置の制御機構（レンズユニット１００の制御機構とカメラボディ２００の制御機構とが協働）が各処理を実行させることとしたが、レンズユニット１００の制御機構又はカメラボディ２００の制御機構いずれか一方が各処理を実行することとしてもよい。その場合、レンズユニット１００の制御機構とカメラボディ２００の制御機構との間で、各処理に必要な情報の送受信を行う。
【００９８】
なお、上記の例では、レンズユニット１００において、フォーカスレンズとして用いる第三レンズ群１３０の移動範囲が、沈胴状態における短い移動範囲と、伸筒状態における長い移動範囲となるようにした。しかしながら、レンズユニット１００における他の光学部材、例えば、レンズユニット１００を変倍させる場合に移動させる他のレンズ群、光軸Ｘと交差する方向に移動してレンズユニット１００の像振れを補正する補正レンズ等についても、上記の構造を適用できる。
【００９９】
即ち、伸筒状態よりも沈胴状態の移動範囲が短くなるように、互いに当接する当接部１３４および規制部１２４を設けることにより、伸筒した状態における光学部材の広い移動範囲と、沈胴した状態における光学部材の安全性とを両立させることができる。また、上記の例では、レンズ交換式撮像装置に用いられるレンズユニット１００を例にあげて説明したが、望遠鏡、測量器、顕微鏡、測距計等の他の光学機器においても上記の構造を適用できる。
【０１００】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１０１】
８１、８２、８３  組立体、１００  レンズユニット、１１０  第一レンズ群、１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２  保持枠、１２０  第二レンズ群、１２４  規制部、１３０  第三レンズ群、１３１  係合部、１３３  磁気センサ、１３４  当接部、１３５  嵌合部、１３６  遮光部、１３７  突出部、１３８  フォトインタラプタ、１３９  位置検出用マグネット、１４０  第四レンズ群、１５０  第五レンズ群、１６０  第六レンズ群、１７０  鏡筒、１７１  マウント部、１７２  固定筒、１７３  フード、１７４  ズーム環、１７５  三脚座、１７６  中継環、１７８  先筒、１８０  ボイスコイルモータ、１８２  ボイスコイル、１８４  マグネット、１８６  ヨーク、１９０  移動筒、１９１、１９３  切欠き部、１９２  直進キー、１９４、１９５  案内軸、１９６  駆動ピン、１９８  回路基板、２００  カメラボディ
【図１】
2015172692.tif 000003
【図２】
2015172692.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2015172692.tif 000008
【図７】
2015172692.tif 000009
【図８】
2015172692.tif 000010
【図９】
2015172692.tif 000011
【図１０】
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