JP7334587B2

JP7334587B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置

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Publication number: JP7334587B2
Application number: JP2019206271A
Authority: JP
Inventors: 邦彦清水; 信生石井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2023-08-29
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: JP2021081466A

Description

本発明は、レンズ鏡筒及び撮像装置に関する。

従来より、内蔵されたモータによりオートフォーカス動作を行うレンズ鏡筒が提案されている。そして、特別な切換操作を要さずにマニュアルフォーカス操作をも行えるようにするために、例えば特許文献１に示すような構成のレンズ鏡筒が提案されている。

特開平１０－１８６２０７号公報

本発明のレンズ鏡筒は、固定筒の物体側に隣接して配置される操作環に固定され、光軸に対し垂直な回転軸を回転させるとともにその回転量を検出可能なモータと、前記固定筒に対して光軸回りに回転することで、レンズを光軸方向に駆動させる駆動部材と、前記回転軸による動力を前記駆動部材に伝達するギヤを有し、前記駆動部材を光軸回りに回転させる動力伝達機構と、前記固定筒に固定され、前記回転軸の回転量の検出精度よりも高い検出精度で前記駆動部材の光軸回りの回転量を検出する検出部と、前記モータの回転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転軸が回転し始めてから前記駆動部材が回転し始めたことを前記検出部により検出するまでの間の前記モータの第１回転速度を、前記駆動部材が回転し始めたことを前記検出部により検出した後の前記モータの第２回転速度よりも早い速度で制御する、レンズ鏡筒である。

一実施形態に係るレンズ鏡筒を示した断面図である。フォーカスレンズ群およびフォーカスレンズ保持枠とセグメント環との連動機構を説明する側断面図である。カム環の展開図である。動力伝達装置を含むレンズ鏡筒の要部の背面斜視図である。動力伝達装置を含むレンズ鏡筒の要部の正面斜視図である。図３に示すカム環の破線領域Ｓ内のカム溝と、そのカム溝内を駆動する連動ピンの移動領域を説明する図である。動力伝達装置の分解斜視図である。図４のＳ１－Ｓ１線および光軸を通る切断面図である。図４のＳ２－Ｓ２線および光軸を通る切断面図である。レンズ鏡筒のうち、固定筒を含む部分の背面斜視図である。図１０から固定筒を取り外した状態を示す背面斜視図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、ＡＦ動作時のステッピングモータの制御について説明するための図である。変形例について説明するための図である。

以下、一実施形態について図１～図１２に基づいて詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係るレンズ鏡筒２００を示した断面図である。図１の上半部はレンズ鏡筒２００がワイド側（広角側）にズーミングされた状態を示しており、下半部はレンズ鏡筒２００がテレ側（望遠側）にズーミングされた状態を示している。

レンズ鏡筒２００は、マウント２０１を介してカメラボディ３００に対して着脱可能である。ただし、これに限定されず、レンズ鏡筒２００とカメラボディ３００とは一体であっても良い。レンズ鏡筒２００とカメラボディ３００とを含んで、撮像装置が構成されている。

図１に示すように、レンズ鏡筒２００は、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、第５レンズ群Ｌ５を備える。本実施形態において第２レンズ群Ｌ２は、フォーカスレンズ群ＦＬであり、フォーカスレンズ保持枠２３に保持されている。

レンズ鏡筒２００は、さらに、フォーカスレンズ保持枠２３を駆動するためのカム環２８と、マニュアルフォーカス操作の際に回転操作されるＭＦ（マニュアルフォーカス）操作環２５と、オートフォーカス動作の際に駆動力を発生するステッピングモータ３（図１では不図示、図４等参照）と、ＭＦ操作環２５またはステッピングモータ３の回転力を、カム環２８に伝達する動力伝達装置１００（図４参照）と、動力伝達装置１００により回転力が伝達され、カム環２８を回転するセグメント環２６と、を備える。なお、以下、マニュアルフォーカスをＭＦ、オートフォーカスをＡＦという。

ここで、図２はフォーカスレンズ群ＦＬおよびフォーカスレンズ保持枠２３とセグメント環２６との連動機構を説明する側断面図である。また、図３はカム環２８の展開図である。また、図４は動力伝達装置１００を含むレンズ鏡筒２００の要部の背面斜視図であり、図５は動力伝達装置１００を含むレンズ鏡筒２００の要部の正面斜視図である。

図２に示すように、フォーカスレンズ保持枠２３には、外周側に突出する連動ピン２９が取り付けられている。フォーカスレンズ保持枠２３の外周側にはカム環２８が設けられており、連動ピン２９はカム環２８に形成されたカム溝２８ａを貫通している。さらに、カム環２８の外周側にはフォーカスキー２４が配置されており、連動ピン２９は、フォーカスキー２４に設けられた直進溝２４ａを貫通している。

フォーカスキー２４は、Ｌ字状部材で、光軸ＯＡ方向に延びる第１部分２４Ａと、光軸ＯＡを中心とした径方向（第１部分２４Ａから外周方向）に延びる第２部分２４Ｂとを備える。第１部分２４Ａには、光軸ＯＡ方向に沿って形成された直進溝２４ａが設けられている。

フォーカスキー２４の第２部分２４Ｂは、セグメント環２６に固定されている。セグメント環２６には、キャリアギヤ７（図８参照）に噛み合う内歯２６ａ（図４参照）が形成されている。詳細については後述するが、セグメント環２６は、ＭＦ操作がされた場合、ＭＦ操作環２５の回転が伝達されて回転し、ＡＦ動作がされた場合、後述するステッピングモータ３の回転が伝達されて回転する。

図６は、図３に示すカム環２８の破線領域Ｓ内のカム溝２８ａと、そのカム溝２８ａ内を駆動する連動ピン２９の移動領域を説明する図である。

カム環２８は、ズーミングの際に回転しながら光軸ＯＡに沿って前後する。そうすると、連動ピン２９のカム溝２８ａに対する相対位置も移動する。

例えば、連動ピン２９がズーミングによって移動可能なズーミング領域のうちの一端であるズーム位置Ｐ１に位置していたとする。そして、レンズ鏡筒２００は無限遠に合焦していたとする。

この状態で、フォーカシングによってカム環２８が回転すると、連動ピン２９は、カム溝２８ａにおいて、位置Ｐ１と、そのズーム状態で至近に合焦した状態の連動ピン２９の位置であるＰ２との間（フォーカシング領域０１）を移動する。

また、レンズ鏡筒２００が、連動ピン２９がズーミングによって移動可能なズーミング領域のうちの他端であるズーム位置Ｐ２に位置していたとする。そして、レンズ鏡筒２００は、無限遠に合焦していたとする。

この状態でフォーカシングによってカム環２８が回転すると、連動ピン２９は、カム溝２８ａにおいて、位置Ｐ２と、そのズーム状態で至近に合焦した状態の連動ピン２９の位置であるＰ３との間（フォーカシング領域０５）を移動する。

そして、レンズ鏡筒２００のズーム位置が、ズーム位置Ｐ１とズーム位置Ｐ２との間の場合、連動ピン２９は、カム溝２８ａにおいて、フォーカシング領域０１とフォーカシング領域０５との間の、図中、例えばフォーカシング領域０２からフォーカシング領域０５で示した領域を移動する。

すなわち、レンズ鏡筒２００のズーム位置が異なると、カム溝２８ａにおける連動ピン２９が移動する領域も変わる。

（動力伝達装置１００）
図７は、動力伝達装置１００の分解斜視図である。また、図８は、図４のＳ１－Ｓ１線および光軸ＯＡを通る切断面図であり、図９は、図４のＳ２－Ｓ２線および光軸ＯＡを通る切断面図である。

動力伝達装置１００は、図４および図５に示すように、光学系の有効光束範囲を避けることが可能な位置に各部材が円弧状に配置されている。

図７に示すように、動力伝達装置１００は、セグメント環２６を回転させるための回転機構１００Ｃと、ＭＦ操作環２５の回転を回転機構１００Ｃに伝達する第１動力伝達機構１００Ａと、ステッピングモータ３を含み、ステッピングモータ３の駆動力を回転機構１００Ｃに伝達する第２動力伝達機構１００Ｂと、ギヤケース２と、ギヤカバー１と、を備える。以下、各部の詳細について説明する。

（第１動力伝達機構１００Ａ）
第１動力伝達機構１００Ａは、ＭＦ操作環２５の回転によって回転されるＭＦ連結ギヤ１６と、クラッチギヤ１７と、ワッシャ１８と、圧縮ばね１９と、軸部材２０と、基板２１と、Ｅ型止め輪１５と、フリクションギヤ１３と、フリクションばね１４とを備える。

ＭＦ連結ギヤ１６は、ギヤケース２とギヤカバー１の間で回転可能に軸支された軸部材２０に対して回転不能に取り付けられている。そして、ＭＦ連結ギヤ１６は、ＭＦ操作環２５の内周面に形成されたギヤと噛み合っている。

軸部材２０にはフランジ２０ａが形成され、そのフランジ２０ａにＭＦ操作検出用の基板２１が組み付けられている。ＭＦ操作環２５の回転操作（ＭＦ操作）がなされると、ＭＦ連結ギヤ１６、軸部材２０および基板２１が一体的に回転する。

基板２１の表面には２つのパターンが設けられている。ギヤケース２に取り付けられたブラシ２７は基板２１に接触している。基板２１が回転すると、基板２１の２つのパターンとブラシ２７との接触により、図示しない制御部にオン信号およびオフ信号が交互に入力されるので、それらの信号入力により制御部はＭＦ操作環２５が回転操作されたことを検知することができる。

クラッチギヤ１７は、軸部材２０に回転可能に軸支されている。クラッチギヤ１７は、フリクションギヤ１３の小径ギヤ１３ｃと噛み合っている。また、クラッチギヤ１７は、フランジ２０ａとの間に設けた圧縮ばね１９、およびＭＦ連結ギヤ１６と連動するワッシャ１８を介してＭＦ連結ギヤ１６に押し付けられる。

クラッチギヤ１７は通常はＭＦ連結ギヤ１６と一体で回転し、フリクションギヤ１３へ回転を伝達するが、フリクションギヤ１３の回転負荷が所定値以上となると、クラッチギヤ１７は静止状態となりＭＦ連結ギヤ１６と軸部材２０のみが回転する。

Ｅ型止め輪１５は、軸部材２０に設けられた各部品を締結する。

フリクションギヤ１３は、ばね摺動部１３ａを有する。フリクションばね１４は、フリクションギヤ１３を、ギヤケース２側に押し付けられた状態で回転可能に支持する。フリクションギヤ１３を回転させるためには、フリクションばね１４により設定された所定値以上の力でＭＦ操作環２５を回す必要があるため、ＭＦ操作に適度な操作感を与えることが可能となる。また、フリクションギヤ１３は大径ギヤ１３ｂと小径ギヤ１３ｃとを有し、小径ギヤ１３ｃはクラッチギヤ１７と噛合している。

（回転機構１００Ｃ）
回転機構１００Ｃは、平歯ギヤ１２と、ギヤ一体軸部材１０と、リングギヤ１１と、遊星ギヤ８と、押え板９と、キャリアギヤ７と、を備える。

平歯ギヤ１２はフリクションギヤ１３の大径ギヤ１３ｂと噛み合い、ギヤ一体軸部材１０に対して回転不能に取り付けられている。ギヤ一体軸部材１０はギヤケース２およびギヤカバー１に回転可能に軸支され、その上部には太陽ギヤ１０ａが一体的に形成されている。このため、フリクションギヤ１３が回転すると、その回転は平歯ギヤ１２を介してギヤ一体軸部材１０を回転させ、これに伴って太陽ギヤ１０ａが回転する。

リングギヤ１１は、ギヤ一体軸部材１０に回転可能に軸支され、外周面および内周面にそれぞれ外側ギヤ１１ａ、内側ギヤ１１ｂを有する。内側ギヤ１１ｂは、太陽ギヤ１０ａを囲むように位置する。また、リングギヤ１１の内側ギヤ１１ｂは太陽ギヤ１０ａの周囲に配置されキャリアギヤ７に固定された複数の遊星ギヤ８と噛み合っている。

キャリアギヤ７は、フォーカスレンズ保持枠２３およびフォーカスレンズ群ＦＬに動力を伝達する。キャリアギヤ７は、ギヤ一体軸部材１０に回転可能に軸支されている。

遊星ギヤ８は、複数設けられ、キャリアギヤ７に回転可能に軸支され、太陽ギヤ１０ａとリングギヤ１１の内側ギヤ１１ｂとに噛み合っている。複数の遊星ギヤ８は、キャリアギヤ７の回転軸（ギヤ一体軸部材１０の回転中心）から等距離に配置されており、遊星ギヤ８がキャリアギヤ７の回転軸周りに公転することで、キャリアギヤ７が回転する。押え板９は、キャリアギヤ７との間で遊星ギヤ８を挟み込んでいる。

（第２動力伝達機構１００Ｂ）
第２動力伝達機構１００Ｂは、ステッピングモータ３と、ウォームギヤ４と、ウォームホイール５と、支持軸６と、を備える。

本実施形態では、ステッピングモータ３は、ＡＦ動作の際の動力源であり、ギヤケース２に、ＭＦ操作環２５の回転方向に沿った方向に出力軸（回転軸）が延在するように組み付けられている。ステッピングモータ３は、光軸ＯＡと垂直な軸周りに出力軸が回転する小型のモータである。ステッピングモータ３には、図示しない配線部材を介して駆動信号が入力される。

ステッピングモータ３は、駆動信号として電気パルス信号が入力され、電気パルス信号に同期して、機械的に断続するステップ動作を発生させる電動機である。電気パルス信号に基づいて、出力軸が断続的に回転する。出力軸は、入力パルスの周波数に基づいた回転速度で、また、入力パルスの数に基づいた回転角度で回転する。すなわち、ステッピングモータ３は、出力軸の回転量を検出可能なモータであるといえる。

ウォームギヤ４は、ステッピングモータ３の出力軸に圧入固定されている。このウォームギヤ４は、支持軸６により光軸ＯＡ方向と平行に配置されたウォームホイール５に噛み合っている。ウォームホイール５に設けられたギヤ５ａはリングギヤ１１の外側ギヤ１１ａに噛み合っている。

ただし、これに限定されず、リングギヤ１１の外歯自体がウォームホイール５の形状となり直接ウォームギヤ４と噛み合う構成として、バックラッシュの削減や小型化を目指しても良い。

ウォームギヤ４は、ねじ状の歯車であり、ウォームギヤ４と噛み合うウォームホイール５は斜歯歯車である。ウォームギヤ４が回転することによりウォームホイール５の歯を送って回転させる機構となっている。ウォームギヤ４の溝の進み角を小さくすると、ウォームホイール５側からウォームギヤ４側への回転の伝達が困難になる。すなわちウォームホイール５側からウォームギヤ４を回転させることができなくなる。これがセルフロック機構である。したがって、本実施形態では、ウォームホイール５からウォームギヤ４に回転力を伝達することができない。ウォームギヤ４のセルフロック機構を構成する上で、ウォームギヤ４の正転・逆転でのスラスト移動を防止し、ウォームギヤ４の進み角が摩擦角より大きくならないようにする。特に、多条のウォームギヤ４を用いる場合は注意が必要であるが、その方法としてはウォームギヤ４の先端を付勢板バネで付勢しても良い。

（ＧＭＲセンサ２０３）
図１０は、レンズ鏡筒２００のうち、マウント２０１（図１参照）に固定されている固定筒２０２を含む部分の背面斜視図である。また、図１１は、図１０から固定筒２０２を取り外した状態を示す背面斜視図である。

図１０に示すように、固定筒２０２の一部には、ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect：巨大磁気抵抗効果）センサ２０３が設けられている。また、図１１に示すように、セグメント環２６の外周には、回転位置検出用の磁気シート２０４が貼り付けられている。ＧＭＲセンサ２０３は、磁気シート２０４と対向しており、セグメント環２６及びフォーカスキー２４の光軸回りの回転位置（固定筒２０２を基準とする位置）や回転量に応じたパルス（図１２（ｂ）に示す矩形波）を不図示の制御部に対して出力する。

ここで、ＧＭＲセンサ２０３の検出精度（分解能）は、ステッピングモータ３による出力軸の回転量の検出精度（分解能）よりも高く設定されているものとする。より具体的には、ＧＭＲセンサ２０３の検出精度は、ステッピングモータ３の検出精度の３～１０倍であることが好ましく、３～６倍であることがより好ましい。ＧＭＲセンサ２０３とステッピングモータ３の検出精度差は、像面移動係数や動力伝達装置１００のギヤ列の減速比などから任意に設定することができる。

（ＭＦ操作時の動力伝達装置１００の動作）
ＭＦ時、ＭＦ操作環２５の回転操作（ＭＦ操作）がなされると、ＭＦ連結ギヤ１６、軸部材２０および基板２１が一体に回転する。

クラッチギヤ１７は通常はＭＦ連結ギヤ１６と一体で回転し、フリクションギヤ１３へ回転力を伝達するが、フリクションギヤ１３の回転負荷が所定値以上となると、クラッチギヤ１７は静止状態となりＭＦ連結ギヤ１６と軸部材２０のみが回転する。このクラッチギヤ１７を設けることで、フォーカス光学系が至近側、無限遠側のいずれかの端部に達して移動が阻止されても、ＭＦ操作環２５の回転（空回り）が許容されるため、各部に無理な力が加わることがなくその破損を防止できる。

フリクションギヤ１３の小径ギヤ１３ｃはクラッチギヤ１７と噛合しているのでフリクションギヤ１３の回転負荷が所定値より小さい場合、クラッチギヤ１７が回転すると、フリクションギヤ１３も回転する。

そして、フリクションギヤ１３の大径ギヤ１３ｂと噛合している平歯ギヤ１２が回転し、平歯ギヤ１２の回転によりギヤ一体軸部材１０が回転する。

そうすると、ギヤ一体軸部材１０の太陽ギヤ１０ａが回転し、その回転より遊星ギヤ８は回転しながらギヤ一体軸部材１０の中心軸周りに公転する。遊星ギヤ８の公転によってキャリアギヤ７が回転する。

キャリアギヤ７と、セグメント環２６の内歯２６ａが噛み合っているため、キャリアギヤ７の回転により、セグメント環２６が回転する。

フォーカスレンズ保持枠２３（およびフォーカスレンズ群ＦＬ）を連動させるフォーカスキー２４はセグメント環２６に固定されている。

したがって、フォーカスレンズ保持枠２３（およびフォーカスレンズ群ＦＬ）はセグメント環２６の回転により回転しつつ、カム環２８のカム溝２８ａに沿って光軸ＯＡ方向に駆動されてＭＦが行われる。

リングギヤ１１の外側ギヤ１１ａはウォームホイール５のギヤ５ａに噛み合っており、ウォームギヤ４へ回転を伝達する経路を有しているが、ウォームギヤ４のセルフロック機構によりこの回転は阻止される。したがって、リングギヤ１１も回転しない。

（ＡＦ動作時の動力伝達装置１００の動作）
ＡＦ動作時、不図示の制御部からの信号によりステッピングモータ３が駆動する。

ステッピングモータ３の出力軸の回転力は、ウォームギヤ４、ウォームホイール５のギヤ５ａおよびリングギヤ１１の外側ギヤ１１ａを介して伝達され、リングギヤ１１を回転させ、これに伴って複数の遊星ギヤ８が回転する。

一方、ギヤ一体軸部材１０は、フリクションギヤ１３と平歯ギヤ１２との噛み合いによりロックされている（フリクションギヤ１３を回転させるだけのトルクが伝達されない）ので、フリクションギヤ１３は回転しない。

そのため、フリクションギヤ１３と噛み合っている平歯ギヤ１２も回転せず、太陽ギヤ１０ａも回転しない。その結果、リングギヤ１１の回転によって回転する遊星ギヤ８は回転しながらギヤ一体軸部材１０の中心軸周りに公転する。遊星ギヤ８の公転によってキャリアギヤ７が回転する。

したがって、フォーカスレンズ保持枠２３（およびフォーカスレンズ群ＦＬ）はセグメント環２６の回転により回転しつつ、カム環２８のカム溝２８ａに沿って光軸ＯＡ方向に駆動されてＡＦが行われる。すなわち、本実施形態においては、セグメント環２６及びフォーカスキー２４を含んで、光軸回りに回転することでフォーカスレンズ群ＦＬを光軸方向に駆動させる駆動部材としての機能が実現されている。また、動力伝達装置１００を含んで、ステッピングモータ３の出力軸の回転による動力をセグメント環２６及びフォーカスキー２４に伝達し、セグメント環２６及びフォーカスキー２４を光軸回りに回転させる動力伝達機構としての機能が実現されている。

なお、本実施形態では、太陽ギヤ１０ａが形成されたギヤ一体軸部材１０には回転規制され取り付けられた平歯ギヤ１２が組み込まれ、フリクションギヤ１３と噛み合い、回転力の伝達経路を形成しているが、フリクションギヤ１３はフリクションばね１４によりギヤケース２に押し付けられており、所定値以上の力が加わらないかぎり回転は阻止されている。したがって、フリクションギヤ１３は回転しないため、第１動力伝達機構１００ＡやＭＦ操作環２５が回転することはない。

（ＡＦ動作時のステッピングモータ３０の制御について）
ＡＦ動作時には、フォーカスレンズ群ＦＬは、無限位置と至近位置とを往復する繰返し動作（ウォブリング）を行った後に、目標位置まで移動する。

ここで、例えば、初期化位置を無限位置と仮定し、至近位置へフォーカスレンズ群ＦＬを移動した後に無限位置に戻すとする。この場合、本実施形態のような多数のギヤを有する動力伝達装置１００を用いることとすると、フォーカスレンズ群ＦＬの移動方向が反転するときに、ギヤの累積バックラッシュ分（ギヤがかみ合うまでに必要な駆動量）だけ余計にモータを回転させる必要がある。このステッピングモータ３を余計に回転させる区間を、以下においては「ガタ取り駆動区間」とも呼ぶものとする。

ここで、本実施形態についての説明の前に、比較例について説明する。図１２（ａ）には、フォーカスレンズ群ＦＬを駆動する駆動機構として超音波モータを用いた場合の、ＧＭＲセンサ２０３の出力パルスと、セグメント環２６の駆動速度との関係が示されている。なお、セグメント環２６の駆動速度は、フォーカスレンズ群ＦＬの駆動速度とも言える。図２では、ＧＭＲセンサ２０３の出力パルスを一定としているが、フォーカスレンズ群ＦＬの加減速に伴って出力パルスの間隔は変化することもある。

比較例の場合、制御部は、超音波モータの回転量を把握できない。このため、制御部は、ガタ取り駆動区間を、ギヤの累積バックラッシュの設計値（設計バックラッシュ量）にオーバーラン量を多めに加算した量としておく必要がある（図１２（ａ）参照）。

このため、比較例では、制御部は、無限位置から至近位置まで超音波モータを用いてフォーカスレンズ群ＦＬを駆動（加速→等速→減速）した後、逆方向に予め設定しておいたガタ取り駆動区間分だけ駆動した後に加速を開始する。この場合、図１２（ａ）に示すように、ガタ取り駆動区間後にセグメント環２６が動き出してから（ＧＭＲセンサ２０３からパルスが出力されてから）、長時間経過した後に無限位置に向かうための加速を開始することになる。

これに対し、本実施形態では、ステッピングモータ３を用いることとしている。図１２（ｂ）には、本実施形態におけるＧＭＲセンサ２０３の出力パルスと、セグメント環２６の駆動速度との関係が示されている。なお、セグメント環２６の駆動速度は、フォーカスレンズ群ＦＬの駆動速度とも言える。

本実施形態においては、制御部は、ガタ取り駆動区間に対応する回転量をステッピングモータ３の回転角に変換することで、ステッピングモータ３の回転量をパルス制御することができる。このため、制御部は、事前にステッピングモータ３を駆動させ、駆動時のＧＭＲセンサ２０３の出力パルスを取得することで、ガタ取り駆動区間に対応する回転量（基準回転量）を求めることができる。また、制御部は、ガタ取り駆動区間において、ステッピングモータ３に対して駆動パルスを何パルス入力すればよいかを特定することができる。このガタ取り駆動区間において入力すべき駆動パルス数を、以下「基準パルス数」と呼ぶ。基準パルス数は、メモリ等に記憶され、制御部が適宜読み取ることが可能となっている。

本実施形態では、制御部は、ガタ取り駆動区間において、ステッピングモータ３に駆動パルスを基準パルス数だけ入力する。これにより、図１２（ｂ）に示すように、オーバーラン量を必要最小限にすることができる。また、本実施形態では、フォーカスレンズ群ＦＬをガタ取り駆動区間経過後に速やかに加速することができるので、フォーカスレンズ群ＦＬを目標位置に到達させるための時間を短くすることができる。特に、動画撮影時には、静止画撮影時に比べてフォーカスレンズ群ＦＬの駆動速度が遅いため、加速開始までの期間を短くすることによるフォーカスレンズ群ＦＬの駆動時間に与える影響は大きい。

ここで、制御部は、上述したように、ガタ取り駆動区間における基準パルス数を把握している。したがって、制御部は、駆動パルスの周波数を大きくすることで、ステッピングモータ３の駆動を高速で行うことができる。これにより、フォーカスレンズ群ＦＬが目標位置に到達するまでの時間を更に短縮することができる。

ただし、ガタ取り駆動区間の全域においてステッピングモータ３を高速で駆動した場合、ギヤのバックラッシュが解消するときに、ギヤの衝突音が大きくなるおそれがある。そこで、制御部は、バックラッシュが解消される直前（ガタ取り駆動区間が終了する直前）において、駆動パルスの周波数を小さくすることで、ステッピングモータ３の回転速度を低下させる。すなわち、制御部は、ガタ取り駆動区間においてステッピングモータ３の回転軸が回転し始めてからセグメント環２６やフォーカスキー２４が回転し始めるまでの間のモータの速度（第１回転速度）を、セグメント環２６やフォーカスキー２４が回転し始めたとき（ガタ取り駆動区間の直後）の速度（第２回転速度）よりも早い速度に制御する。このようにすることで、ギヤの衝突音を低減することが可能となる。なお、第２回転速度は、ステッピングモータ３に脱調が生じない程度の速度とする。これにより、ステッピングモータ３の脱調を防止することができる。

（基準パルス数の特定方法）
制御部は、基準パルス数を特定する際に、無限位置（又は至近位置）からステッピングモータ３を一定速度で微少ステップ駆動させ、ＧＭＲセンサ２０３からパルス出力があった時点をガタ取り駆動区間の終了時点と判断する。そして、微小ステップ駆動中のステッピングモータ３の回転量を基準回転量とするとともに、基準回転量だけステッピングモータ３を回転させるための駆動パルス数を基準パルス数として特定する。

ここで、本実施形態では、ＧＭＲセンサ２０３の検出精度を、ステッピングモータ３による出力軸の回転量の検出精度よりも高く設定している。これにより、ＧＭＲセンサ２０３を用いて、ガタ取り駆動区間の終了タイミングを適切に検出することができるため、基準パルス数として適切な値を設定することができる。

なお、制御部は、上述した基準パルス数の特定を所定タイミングごとに行い、メモリに記憶されている基準パルス数を適宜更新することとしてもよい。所定タイミングは、一定時間間隔であってもよいし、ステッピングモータ３の動作とＧＭＲセンサ２０３の出力との間に所定以上の誤差が生じたタイミングなどであってもよい。なお、環境温度や姿勢が変化した結果、基準パルス数が設計値範囲から大きく乖離したような場合には、カメラの動作を緊急停止させることとしてもよい。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、出力軸（回転軸）を回転させるとともにその回転量を検出可能なステッピングモータ３と、光軸回りに回転することで、フォーカスレンズ群ＦＬを光軸方向に駆動させるセグメント環２６やフォーカスキー２４と、出力軸による動力をセグメント環２６やフォーカスキー２４に伝達し、光軸回りに回転させる動力伝達装置１００と、セグメント環２６やフォーカスキー２４の光軸回りの回転量を検出するＧＭＲセンサ２０３と、ステッピングモータ３の回転を制御する制御部と、を備えている。そして、制御部は、出力軸が回転し始めてからセグメント環２６やフォーカスキー２４が回転を始めるまでの間のステッピングモータ３の回転速度（第１回転速度）を、セグメント環２６やフォーカスキー２４が回転を始めた後のステッピングモータ３の回転速度（第２回転速度）よりも早い速度で制御する。これにより、本実施形態では、ガタ取り駆動区間におけるステッピングモータ３の動作時間を短時間とすることができるため、フォーカスレンズ群ＦＬを短時間で目標位置に到達させることができる。また、本実施形態では、第２回転速度を第１回転速度よりも遅い速度とするため、ギヤの衝突音を低減することができる。

また、本実施形態では、制御部は、ガタ取り駆動区間における出力軸の回転量（基準回転量）や、これに対応する基準パルス数を、ＧＭＲセンサ２０３によって検出されるセグメント環２６やフォーカスキー２４の回転量と、出力軸の回転量との関係から特定する。これにより、基準回転量や基準パルス数を適切な値とすることができる。

また、本実施形態では、ＧＭＲセンサ２０３による検出精度を、ステッピングモータ３による出力軸の回転量の検出精度よりも高くしているので、ガタ取り駆動区間に対応するステッピングモータ３の駆動パルス数として、適切な値を決定することができる。

（変形例）
次に、変形例について、図１３に基づいて説明する。本実施形態においては、図６に示すように、カム環２８に形成されているカム溝２８ａの形状が直線状ではないため、ステッピングモータ３の出力軸を一定速度で回転しても、連動ピン２９の位置に応じてトルク負荷にムラ（駆動ムラ）が発生する。この駆動ムラはレンズ鏡筒２００の使用環境条件の変化によって影響を受けることが知られている。

例えば、ＧＭＲセンサ２０３の波形が図１３（ａ）のような間隔で発生している場合を通常使用状態とする。一方、環境が低温環境となると、図１３（ｂ）に示すように、フォーカスレンズ群ＦＬの駆動負荷が増加するためＧＭＲセンサ２０３の出力波形の幅が広がるのが一般的である。

ここで、ステッピングモータ３の一般的なトルク曲線図は図１３（ｃ）に示すようになる。図１３（ｃ）のトルク曲線図は、横軸が駆動速度（PPS）、縦軸がトルク（ｇｆ・ｃｍ）であり、フォーカスレンズ群ＦＬの駆動方向ごとにトルク曲線を示している。

図１３（ｃ）に示すように、ステッピングモータ３は、駆動速度を遅くすると、トルクに有利になる特性がある。この特性を活用して、従来においては、出力波形が広がった状態（図１３（ｂ）の状態）になった場合に、レンズ鏡筒２００やカメラボディ３００に設けられたサーミスタ（温度センサ）で環境温度を把握してステッピングモータ３の駆動速度を遅くすることで、駆動負荷に対して十分なトルクを確保し、駆動ムラを改善し、音圧や振動を抑制することが行われていた。

一方、最近においては、ＧＭＲセンサ２０３の出力波形が図１３（ｂ）のように広がるのは、低温環境下においてだけではなく、姿勢差（カメラが上向きであるか下向きであるかなど）の影響によっても起こることが分かってきた。

そこで、本実施形態では、温度変化がない状態で、ＧＭＲセンサ２０３のパルス波形が図１３（ｂ）のようになったときに、制御部は、負荷トルクが増大したと判断し、ステッピングモータ３の駆動速度を遅くするように制御する。

このようにすることで、レンズ鏡筒２００に姿勢変化が生じた場合にも、駆動負荷に対して十分なトルクを確保し、駆動ムラを改善し、音圧や振動の回避を行うことができる。この場合、ＧＭＲセンサ２０３の出力パルスの波形に基づいて、姿勢に応じたステッピングモータ３の制御を行うことができるため、レンズ鏡筒２００やカメラボディ３００に姿勢を検知する装置（ジャイロセンサ等）を設けなくてもよくなり、部品点数の低減及びレンズ鏡筒２００やカメラボディ３００の小型化を図ることが可能となる。

また、フォーカスレンズ群ＦＬを駆動する駆動機構が超音波モータである場合には、上記制御を行うためには、超音波モータの回転量を把握するための回転検出機構が必要となるが、本実施形態では、回転検出機構を別途設ける必要がないため、部品点数増加の抑制を図ることができるとともに、スペース効率を向上することが可能である。

なお、本変形例に関しては、ステッピングモータ３の出力軸とセグメント環２６との間に動力伝達装置１００が設けられていなくてもよい。すなわち、ステッピングモータ３の回転がセグメント環２６に直接伝達される直動タイプであってもよい。

なお、上記実施形態では、ＧＭＲセンサ２０３に代えて、可変抵抗（ポテンショメータ等）などの位置センサを用いてもよい。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

３ステッピングモータ（モータ）
２４フォーカスキー（駆動部材の一部）
２６セグメント環（駆動部材の一部）
１００動力伝達装置（動力伝達機構）
２０３ＧＭＲセンサ（検出部）
２００レンズ鏡筒（撮像装置の一部）
３００カメラボディ（撮像装置の一部）
ＦＬフォーカスレンズ群（レンズ）

Claims

固定筒の物体側に隣接して配置される操作環に固定され、光軸に対し垂直な回転軸を回転させるとともにその回転量を検出可能なモータと、
前記固定筒に対して光軸回りに回転することで、レンズを光軸方向に駆動させる駆動部材と、
前記回転軸による動力を前記駆動部材に伝達するギヤを有し、前記駆動部材を光軸回りに回転させる動力伝達機構と、
前記固定筒に固定され、前記回転軸の回転量の検出精度よりも高い検出精度で前記駆動部材の光軸回りの回転量を検出する検出部と、
前記モータの回転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記回転軸が回転し始めてから前記駆動部材が回転し始めたことを前記検出部により検出するまでの間の前記モータの第１回転速度を、前記駆動部材が回転し始めたことを前記検出部により検出した後の前記モータの第２回転速度よりも早い速度で制御する、
レンズ鏡筒。
前記制御部は、
前記回転軸が回転し始めてから前記駆動部材が回転を始めるまでの間の前記回転軸の回転量を、前記回転軸を回転させた後、前記検出部によって前記駆動部材の回転開始が検出されるまでの期間と、前記回転軸の回転量との関係から特定する、請求項１に記載のレンズ鏡筒。
前記駆動部材が回転を始めるときの前記モータの回転速度は前記第２回転速度である、請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
前記モータは、ステッピングモータであり、
前記第２回転速度は、前記ステッピングモータに脱調が生じない回転速度である、請求項１～３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記検出部による検出精度は、前記モータによる前記回転軸の回転量の検出精度よりも高い、請求項１～４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記検出部による検出精度は、前記モータによる前記回転軸の回転量の検出精度の３～１０倍である、請求項５に記載のレンズ鏡筒。
前記制御部は、前記検出部により検出される回転量の検出波形が広がった際に、前記モータの回転速度を遅くなるように制御する、請求項１～６のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
前記検出部により検出される回転量の検出波形の幅が予め定められた適正幅に近づくように、前記モータの回転速度を制御する、請求項７に記載のレンズ鏡筒。
前記駆動部材の少なくとも一部は光軸を中心とした円環状であり、前記ギヤは前記駆動部材の円周上に複数個配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
複数の前記ギヤのうち、光軸方向において最も物体側にある第１ギヤが前記駆動部材と嵌合する、請求項９に記載のレンズ鏡筒。
複数の前記ギヤの回転軸は光軸と平行である、請求項１～１０のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
請求項１～１１のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を備える撮像装置。