(57)【要約】    【課題】  沈胴時のレンズ全長を短縮し、携帯性に優れたレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器を得ること。    【解決手段】  カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動する鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、前記鏡筒部材の後方に、レンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を設けたこと。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動する鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、前記鏡筒部材の後方に、レンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を設けたことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記コイルおよび前記マグネットのうち一方は、前記保持枠側に固定され、他方は前記固定鏡筒側に固定さ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】
前記コイルの芯は前記光軸方向に略平行であり、前記マグネットは前記光軸方向に伸びて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記保持枠には磁気式又は光学式のエンコーダが設けられ、前記固定鏡筒には磁気式又は光学式のセンサが設けられ、前記センサからの出力に基づいて前記保持枠を駆動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記コイルおよび前記マグネットは、前記カム環の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
前記コイルおよび前記マグネットは、前記沈胴状態における前記鏡筒部材の外周側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒。
【請求項７】
前記エンコーダおよび前記センサは、前記カム環の外周側に配置さ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８】
前記エンコーダおよび前記センサは、前記沈胴状態における前記鏡筒部材の外周側に配置さ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９】
カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動するズーム鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、フォーカスレンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を備え、前記リニア駆動部は、前記カム環の外周側に配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１０】
カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動するズーム鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、フォーカスレンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を備え、前記リニア駆動部は、前記沈胴状態における前記ズーム鏡筒部材の外周側に配置されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒と、撮像素子とを搭載していることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒及びそれを有する光学機器に関し、例えばスチルカメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非撮影時に、レンズを保持するレンズ保持枠等の鏡筒部材をカメラ本体側に変位させて光軸方向の長さを短くして携帯性を良くした沈胴方式のレンズ鏡筒が種々と提案されている。（特許文献１、２）
特許文献１では、沈胴方式を用いたレンズ鏡筒において合焦レンズ（３群）１５を光軸方向に駆動、位置制御を行う機構として、撮像素子２９を保持するベース鏡筒３０に固定されたステッピングモータ２１からの出力ネジと、合焦レンズ１５を固定保持する鏡筒部材１４に設けられたナット部材１７との噛合いにより、合焦レンズ１５の鏡筒部材１４を光軸方向に位置規制し、上記ステッピングモータ２１からの出力ネジを回転する事で、レンズ駆動を行なっている。
【０００３】
また、鏡筒部材１４に設けられた凸部が、ベース鏡筒１に固定保持されたフォトセンサ２６を通過する事で、３群の鏡筒部材１４の初期位置を決定し、この初期位置からのステップモータの回転をパルス駆動する事で、光軸方向の位置制御を行なっている。
【０００４】
特許文献２のレンズ駆動装置では、撮影を行わない沈胴状態において、第１レンズ群４０、第２レンズ群５０は光軸方向Ｌの後方に向けて移動して沈胴状態となっている。
【０００５】
この沈胴方式を用いたレンズ鏡筒においては移動群（第３レンズ群）の外側にステップモータ８４等のフォーカス駆動源８０を配置している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２４６６３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３１１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の撮像装置では、移動鏡枠１４を駆動するステッピングモータ２１からの出力軸と移動鏡枠１４に設けられたナット部材１７が、カム環３４の内側に配置されている。この為、カム環３４によって光軸方向に駆動される変倍鏡枠３および１３に干渉する可能性があるので、沈胴時の全長を短くする事が難しい。
【０００８】
また、干渉を避ける為に変倍鏡枠にステッピングモータを避けた穴を開ける方法があるが、この方法を用いると、不要光線が撮像素子に入射してくる場合がある。
【０００９】
特許文献２のレンズ駆動装置においては、ステッピングモータ８４の駆動源の長さと出力ネジ部の長さの合計が、光軸方向におけるレンズ群の移動量に対してかなり長くなっているので、鏡筒厚みを薄くする事が難しく、携帯性の面で好ましくない。
【００１０】
さらに、特許文献１および２のように、ステッピングモータによるパルス送り制御の場合、合焦レンズの送りピッチは、モータのネジピッチにより決まってしまう為、微細送りと高速化が難しい。
【００１１】
本発明は、沈胴時のレンズ全長をより短くし、携帯性に優れたレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器の提案を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（Ａ）本発明のレンズ鏡筒は、
◎カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動する鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、前記鏡筒部材の後方に、レンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を設けたことを特徴としている。
【００１３】
◎カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動するズーム鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、フォーカスレンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を備え、前記リニア駆動部は、前記カム環の外周側に配置されていることを特徴としている。
【００１４】
◎カム環の回転により固定鏡筒に対して沈胴状態から撮影状態までの範囲で光軸方向に移動するズーム鏡筒部材を有するレンズ鏡筒であって、フォーカスレンズを保持する保持枠と、コイルおよびマグネットにより前記保持枠を前記光軸方向に駆動するリニア駆動部を備え、前記リニア駆動部は、前記沈胴状態における前記ズーム鏡筒部材の外周側に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、沈胴時のレンズ全長をより短くし、携帯性に優れたレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例１のレンズ鏡筒の斜視図である。図２、図３は本発明の実施例１のレンズ鏡筒の断面図である。
【００１８】
本実施例のレンズ鏡筒は、３つのレンズ群より成るズームレンズ（ズーム光学系）を保持したズームレンズ鏡筒である。
【００１９】
本実施例におけるズーム光学系は、物体側から像側へ順に負、正、正の屈折力のレンズ群から成る３群リヤフォーカス式のズーム光学系であり、第１レンズ群および第２レンズ群により変倍を行い、第３レンズ群により合焦を行なっている。
【００２０】
図１〜図３において、１は第１レンズ群（移動レンズ群）を保持し、移動する保持枠であり、保持枠１の外周側面には先端にテーパ部を持つ３本のフォロアピン１ａが圧入固定されている。
【００２１】
２は第２レンズ群(移動レンズ群)を保持し、移動する保持枠であり、保持枠２の外周側面にテーパ部を持つ２本のフォロア２ａが一体的に形成されると共に、ズーム光学系の光軸中心に向かって移動可能に設けられた１個の可動フォロア２ｂが設けられている。
【００２２】
尚、これら３個のフォロア２ａ、２ｂは、保持枠２の外周部に等間隔で配置されている。
【００２３】
可動フォロア２ｂは、圧縮ばね２ｃにより付勢されており、これによって機械的な間隔を片寄せで精度を維持するようになっている。
【００２４】
３は保持枠２に固定保持された絞りユニットであり、絞り駆動部３ａとシャッター駆動部３ｂを別々に有している。
【００２５】
絞り駆動部３ａは、複数の絞り羽根を駆動し、絞り開口形状を変化させている。シャッター駆動部３ｂは、２枚の旋回羽根を駆動し開放から全閉へのシャッター動作を行っている。
【００２６】
４は第３レンズ群（移動レンズ群）を保持する保持枠であり、スリーブ部４ａおよび長溝４ｂが、それぞれガイドバー８およびガイドバー９に案内され、光軸方向へは自在に移動可能となっている。
【００２７】
１２は、鏡筒ユニットの基部となるＣＣＤホルダーであり、その前端部にビス止めにより固定される固定鏡筒１３と共に、鏡筒ユニットの構造体を形成している。ＣＣＤホルダー１２には、図２に示すように撮像素子（ＣＣＤ）１４およびローパスフィルター１５が固定保持されている。
固定鏡筒１３の内径部には、カム溝１３ａが形成され、このカム溝１３ａに、移動カム環１６に圧入固定されている金属製のフォロアピン１６ａが嵌合し、移動カム環１６がカム溝１３ａに沿って回動することで、移動カム環１６は光軸方向に繰出再び繰入れされる。
【００２８】
固定鏡筒１３には、ズームモータ１７と、その出力軸に取り付けられたギヤ１８と、そのギヤ１８からの出力を減速するギヤ列１９および出力ギヤ２０が組み込まれており、移動カム環１６の外周部に形成されたギヤ歯１６ｂにズームモータ１７からの回転力を伝達することにより、移動カム環１６は、回転駆動され、光軸方向に移動制御される。ギヤ１８には、ズームモータ１７の回転を検知するための羽根１８ａが３枚設けられており、その羽根がスリット部を遮断するように、フォトインタラプタ２１，２２が１５０度の角度で配置されている。
【００２９】
移動カム環１６の内部には、直進ガイド筒２３が回転自在に嵌合されており、直進ガイド筒２３に設けられた突起２３ａは、固定鏡筒１３に設けられた溝部１３ａに嵌められて、直進ガイド筒２３が固定鏡筒１３に対して回転しない様になっている。また、直進ガイド筒２３に設けられた３つの突起２３ｂは、移動カム環１６の内面に設けられた溝部１６ｃに嵌合されている。この為、直進ガイド筒２３と移動カム環１６は、回転自在でありながら、光軸方向には一体となって移動する。第１レンズ群の保持枠１に設けられた金属製のフォロアピン１ａは、移動カム環１６のカム溝１６ｄに嵌合し、直進ガイド筒２３の直動溝２３ｃは、保持枠１に設けられたボス部１ｂと嵌合している。この直動溝２３ｃにより、回転方向に保持枠１が移動することが制限されており、移動カム環１６が回動すると、保持枠１は、光軸方向に繰出される。
【００３０】
また、第２群用の保持枠２も同様に、移動カム環１６のカム溝１６ｅと直進ガイド筒２３の直動溝２３ｄにフォロアピン２ａが嵌合規制されている。
【００３１】
従って、移動カム環１６が回動すると、２保持枠２は、カム溝１６ｅに沿って光軸方向に繰出される。
【００３２】
ズーム初期位置は、直進ガイド筒２３の不図示の遮光板部が、固定鏡筒１３に固定したＣＣＤホルダー１２に固定されたフォトインタラプタ２４を遮光する事で検出している。
【００３３】
上記の通りギヤ１８には、ズームモータ１７の回転を検知するための羽根１８ａが３枚設けられており、その羽根がフォトインタラプタ２１，２２のスリット部を遮断する事により、ズームモータ１７の回転をパルス波形に変換し、そのパルス波形をカウントすることで、ズームモータ１７の回転数を検出している。この回転数は、先に述べたズーム初期位置が基準となり、ズームポジションを決めている。
【００３４】
第３群（移動レンズ群）を保持する保持枠４には、スリーブ部４ａの近傍に空芯コイル５が固定されており、固定鏡筒１３側には駆動マグネット６が固定されている。このコイル５に通電すると、コイルヨーク７と駆動マグネット６によって構成される磁気回路の作用により、保持枠４は光軸方向に駆動される。コイル５とマグネット６は、リニア駆動部を構成している。
【００３５】
尚、保持枠４にマグネット６、固定鏡筒１３にコイル５を設けても良い。
【００３６】
また、保持枠４のスリーブ部４ａの近傍には、磁気エンコーダであるエンコーダマグネ
ット１０が固定されている。エンコーダマグネット１０には、Ｓ極、Ｎ極が等ピッチに着磁されており、磁気センサである固定鏡筒１３に固定したＭＲセンサ１１によってこの着磁変化を測定している。
【００３７】
保持枠４の初期位置は、保持枠４と固定鏡筒１３に固定したＣＣＤホルダー１２との突き当て（基準面）により決定している。
【００３８】
ここからの保持枠４の位置検出および駆動制御は、エンコーダマグネット１０がＭＲセンサ１１に対して移動することに伴ってＭＲセンサ１１に作用する磁気の変化（又は磁気の強度変化）に応じたＭＲセンサ１１からの出力信号に基づいて行っている。ＭＲセンサ１１は、９０ｄｅｇの位相差を有する２相の正弦波出力を持ち、これら２相の出力によってエンコーダマグネット１０（つまりは保持枠４）の移動量と移動方向を判定している。
【００３９】
但し、ＭＲセンサ１１からの出力は３相以上でもかまわない。また、位相角も９０ｄｅｇ以外の角度であってもよい。
【００４０】
さらに、上記非接触式のエンコーダ１１およびセンサ１１は、磁気によらず光学式等を用いてもかまわない。
【００４１】
上記、空芯コイル５、ヨーク７、駆動マグネット６、エンコーダマグネット１０、ＭＲセンサ１１、第３レンズ群用の保持枠４のスリーブ部４ａ、ガイドバー８は、移動カム環１６の外周に配置されており、光軸方向に移動時に干渉しない構成としている。
【００４２】
また、図７に示す様に、保持枠４のスリーブ４ａの近傍で、かつ光軸から略同半径上に空芯コイル５、ヨーク７、駆動マグネット６により構成されるリニア駆動部と、エンコーダマグネット１０、ＭＲセンサ１１により構成されるリニアセンサ部を配置することで、３群保持枠４の移動に際し、こじり無く駆動力を伝達し、精度の高い位置制御を可能としている。
【００４３】
このように本実施例は、合焦レンズ（第３レンズ群）を保持する保持枠４の光軸方向への送りの駆動源として、コイル５とマグネット６によるリニアモータ手段を用い、磁気あるいは光学式のエンコーダ手段１０、１１により合焦レンズの光軸方向の位置を計測、制御を行う事で、合焦レンズの微細送りと高速化を実現している。
【００４４】
特にリニアモータ手段５、６およびエンコーダ手段１０、１１を鏡筒部材を移動させる為に用いる移動カム環１６の外周に配置する事により、変倍を行う移動レンズ鏡枠１、２との干渉を防止し、沈胴時のレンズ全長を短縮している。
【００４５】
図４は、実施例１のレンズユニットを搭載したカメラ(光学機器)の制御系の概略図を示すブロック図である。
【００４６】
撮像素子１４で光電変換された画像信号は、画像処理回路１０１により、色変換、ガンマ処理等の所定の画像処理が行なわれた後、カード媒体等のメモリ１０２に記録される。
制御部１００は、カメラ全体の制御を行なっており、ズーム制御用フォトインタラプタ２１，２２，２４およびフォーカス制御用ＭＲセンサ１１などからの出力を監視しながら、リニアモータの駆動コイル５、絞りユニット３、ズームモータ１７等を駆動することにより、測距制御、露光制御、ズーム制御を行なっている。また、制御部１００は、上記信号処理およびメモリ１０２の制御も行なっている。
【００４７】
１０４は電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、ＥＥＰＲＯＭ等が用いられている。１０３は電気的に消去・記録可能な揮発性メモリであり、本カメラ上で用いる各種の変数等が記憶されている。
【００４８】
１０５は電源スイッチである。
【００４９】
次に、電源投入時および電源切断時の動作について図５，６を用いて説明する。
【００５０】
電源スイッチ１０５から電源が投入されると（ステップＳ１）、鏡筒(レンズ鏡筒)が沈胴しているか否かを判断する（ステップＳ２）。その結果、沈胴していればズームモータ１７を回転駆動させることにより、鏡筒（保持枠１、２、４）を指定量だけ繰出す（ステップＳ３）。この時、通常はズーム初期位置まで駆動される。この初期位置は、直進ガイド筒２３の底部に設けられた遮光板が、ＣＣＤホルダ１２に固定されたフォトインタラプタ２４を遮光することで検出している。そこで、所定時間内にフォトインタラプタ２４の信号が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。その結果、フォトインタラプタ２４の信号が検出されなければ、電源を落とす等の第１のエラー処理を行なう（ステップＳ９）。
ズームモータ１７の出力ギヤ１８には３枚の羽根１８ａが設けられており、この羽根１８ａの通過をフォトインタラプタ２１，２２により検出し、ズームモータ１７の回転をパルス波形に変換し、ズームモータ１７の回転数および回転方向を検出している。この回転数は、先に述べたズーム初期位置が基準となっており、鏡筒のズーム位置であるワイド、ミドル、テレの各位置に対応する回転数が、不揮発性メモリ１０４に保存されている。
鏡筒をズーム初期位置に駆動した後、更にワイド方向の撮影可能なワイド端位置まで鏡筒（保持枠１、２、４）を移動する（ステップＳ５）。
鏡筒がワイド端位置に移動した後、第３レンズ群用の保持枠４をリニア駆動コイル５に通電することで駆動し（ステップＳ６）、ＣＣＤホルダ１２に設けた基準面に第３レンズ群用保持枠４の基準面が突き当て、その時のＭＲセンサ１１の出力値からフォーカスの初期位置を決定する（ステップＳ７）。不揮発性メモリ１０６には、予めＭＲセンサ１１の初期位置出力値が記憶されており、異常が有る場合には何らかのトラブルが発生したものとして、電源を落とす等の第２のエラー処理を行なう（ステップＳ１０）。
【００５１】
一方、上記フォーカスの初期位置出しに問題無かった場合は、ＭＲセンサ１１の出力から予め不揮発性メモリ１０４に記憶されたワイド待機位置に第３レンズ群用の保持枠４を駆動待機させ、更に被写体の明るさ等により絞り、ホワイトバランス等の制御を行ない、撮影準備が完了する（ステップＳ８）。
【００５２】
操作者が電源スイッチ１０５をＯＦＦした場合には（ステップＳ１１）、リニア駆動コイル５により、第３レンズ群用の保持枠４を沈胴側の待機位置に移動させる（ステップＳ１２）。
その後、ズームモータ１７を回転駆動し沈胴待機位置まで沈胴動作を行なう。この際、沈胴待機位置に正常に移動した場合は、ズームリセット用のフォトインタラプタ２４の出力信号が切り替わるので、その信号を検出したか否かを判定する（ステップＳ１３）。その結果、フォトインタラプタ２４の出力信号も切り替わりが検出されなかった場合は、第１のエラー処理を行なう（ステップＳ１６）。
【００５３】
一方、フォトインタラプタ２４の出力信号の切り替わりが検出された場合には、鏡筒を沈胴位置まで駆動した後に（ステップＳ１４）、電気的な終了処理を行い、電源を切る（ステップＳ１５）。
【００５４】
本実施例は、ズーム光学系として３群ズームについて説明したが、２群ズーム光学系や３群以上のズーム光学系にも適用することができる。
【００５５】
以上説明したように本実施例によれば、光学機器に固定された固定鏡筒１３と、固定鏡筒１３の内径に形成されたカム溝１３ａにフォロアピン１６ａを介して嵌合する移動カム環１６と、前記カム環６により光軸方向に駆動される変倍レンズ群（保持枠１、２、４）と、リニア駆動部５、６、７により光軸方向に位置制御される合焦レンズ群（第３レンズ群）とを含む鏡筒を備えた移動カム環１６の外周に合焦を行なう移動レンズの保持枠４のバースリーブ部４ａ、リニア駆動部５、６、７およびリニアセンサ部（マグネット１０、ＭＲセンサ１１）を配置する事により、撮影時および沈胴時に前記変倍レンズ群を保持する保持枠１、２に穴を開ける事無く干渉を防止し、かつ沈胴長を短縮する事が出来る。
【００５６】
特に、駆動部（５、６、７）をリニア駆動とする事で、合焦レンズ群（第３レンズ群）の移動量に対し、駆動部を光軸方向に薄くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のレンズ鏡筒の実施例１の分解斜視図である。
【図２】本発明のレンズ鏡筒の実施例１の鏡筒部分の沈胴時断面図を示す図である。
【図３】本発明のレンズ鏡筒の実施例１の鏡筒部分の撮影時断面を示す図である。
【図４】本発明の光学機器の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の光学機器の電源投入時における制御動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の光学機器の電源切断時における制御動作を示すフローチャート。
【図７】図１の一部分の説明図。
【符号の説明】
【００５８】
１：第１群移動保持枠                      ２：第２群移動保持枠
３：絞りおよびシャッターユニット          ４：第３群移動保持枠
５：駆動コイル                            ６：駆動マグネット
７：駆動ヨーク                            １０：ＭＲマグネット
１１：ＭＲセンサ
１２：ＣＣＤホルダー                      １３：固定鏡筒
１６：移動カム環                          １７：ズームモータ
２３：直進筒
【図２】
2005321696.tif 000003
【図３】
2005321696.tif 000004
【図５】
2005321696.tif 000005
【図６】
2005321696.tif 000006
【図１】
2005321696.tif 000007
【図４】
2005321696.tif 000008
【図７】
2005321696.tif 000009