JP5197292B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ及び交換レンズ等の光学機器に関し、特にインナーフォーカス方式又はリアフォーカス方式と称されるズームレンズを有する光学機器に関する。

ズームレンズには、インナーフォーカス（又はリアフォーカス）方式と称されるものがある。インナーフォーカス方式のズームレンズでは、最も物体側のレンズユニット以外のフォーカスレンズユニットを光軸方向に移動させて焦点調節を行う。また、インナーフォーカス方式のズームレンズでは、変倍時には、像面位置の変動を補正するためにフォーカスレンズユニットを移動させる。

特許文献１には、固定筒の内側及び外側に直進筒を配置し、物体側から２番目のフォーカスレンズユニットを光軸方向に移動させて焦点調節を行うインナーフォーカス方式のズームレンズが開示されている。このズームレンズでは、固定筒の内側に、第１変倍カム筒、第２変倍カム筒及び第２直進筒が内側に向かってこの順で配置されている。また、固定筒の外側には、フォーカスレンズユニットを支持するフォーカス移動筒、第１直進筒及び第３変倍カム筒が外側に向かってこの順で配置されている。第２変倍カム筒には、フォーカス移動筒、第１直進筒及び第３変倍カム筒に係合する出力コマが設けられている。

ズーム操作環が回転されると、第１変倍カム筒が光軸回りで回転し、これにより第２変倍カム筒が光軸回りで回転する。また、第１変倍カム筒の回転により、第２直進筒が光軸方向に移動し、第２変倍カム筒が光軸方向に移動する。第２変倍カム筒の回転は、像面側の変倍レンズユニットを光軸方向に移動させる。また、第２変倍カム筒の回転は、出力コマを介して第３変倍カム筒を回転させ、これにより最も物体側の変倍レンズユニットを光軸方向に移動させる。出力コマは、第１直進筒を直進させ、さらにフォーカスレンズ移動筒を光軸方向に移動させる。フォーカス操作環が回転されると、フォーカスレンズ移動筒が光軸方向に移動される。

また、特許文献２には、変倍に際して光軸回りで回転して変倍レンズユニットを光軸方向にカム駆動するズームカム筒と、光軸回りで回転してフォーカスレンズユニットを光軸方向にカム駆動するフォーカスカム筒とを有するズームレンズが開示されている。このズームレンズでは、変倍に際して、ズームカム筒及びフォーカスカム筒のうち一方のカム筒が回転され、かつ該一方のカム筒によって他方のカム筒も回転される。そして、変倍に際して、上記一方のカム筒に対する他方のカム筒の回転速度を変化させながら該他方のカム筒を回転させる。
特開平１０−２５３８６７号公報 特開２００１−１０００８０号公報

特許文献１にて開示されたズームレンズでは、フォーカスレンズ移動筒が係合している第１直進筒が固定筒の外側に配置されており、また変倍レンズユニットを移動させる第１及び第２変倍カム筒が固定筒の内側に配置されている。そして、第１変倍カム筒の回転により、第２変倍カム筒を光軸方向に移動させる第２直進筒を同方向に移動させる。このような構成では、フォーカスレンズユニットと他のレンズユニットとの相対位置関係が崩れ易いという問題がある。

また、特許文献２にて開示されたズームレンズでは、固定筒の内側にフォーカスレンズユニット駆動用のフォーカスカム筒（インナーカム環）を配置している。フォーカスカム筒に設けられたカムフォロアが固定筒（案内筒）のカム溝部とズームカム筒のカム溝部とに係合し、ズーム操作によってフォーカスレンズユニットが光軸方向に移動する。また、フォーカスカム筒を回転させることで、フォーカスレンズユニットが光軸方向に移動し、焦点調節が行われる。このような構成では、フォーカスレンズユニットの他のレンズユニットに対する角度が、レンズ装置の姿勢によって変動し易いという問題がある。

本発明は、変倍時の操作性に影響を与えず、フォーカスレンズユニットや変倍レンズユニットと他のレンズユニットとの相対位置及び相対角度の関係が安定しており、高い光学性能を有する光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、複数のレンズユニットを有する。該光学機器は、複数のレンズユニットのうち最も物体側のレンズユニットと最も像側のレンズユニットとの間に配置されたフォーカスレンズユニットと、変倍及び焦点調節に際して不動の固定筒と、固定筒の内側において光軸回りで回転可能な回転筒と、第１のカム部を有し、回転筒の内側において光軸方向に移動可能であるとともに光軸回りで回転可能なカム筒と、光軸方向に延びる第１の直進ガイド部が設けられ、カム筒の内側において光軸回りで回転可能な第１の直進ガイド筒と、第１の直進ガイド筒に係合したフォーカスキーを有するフォーカス駆動機構と、第１の直進ガイド筒の内側においてフォーカスレンズユニットを保持し、第１のカム部と第１の直進ガイド部とに係合する第１のカムフォロアが設けられたフォーカスレンズ保持筒とを有する。焦点調節に際して、フォーカス駆動機構がフォーカスキーを介して第１の直進ガイド筒を光軸回りで回転させることにより、フォーカスレンズ保持筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動する。また、固定筒は、第２のカム部を有し、回転筒は、光軸方向に延びる第２の直進ガイド部を有し、カム筒は、第２のカム部と第２の直進ガイド部とに係合する第２のカムフォロアを有する。変倍に際して、フォーカスキーによって第１の直進ガイド筒の光軸回りでの回転が阻止される。回転筒が光軸回りで回転されることにより、カム筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動するとともに、フォーカスレンズ保持筒が光軸回りで回転せずに光軸方向に移動することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての光学機器は、複数のレンズユニットを有する。該光学機器は、複数のレンズユニットのうち最も物体側のレンズユニットと最も像側のレンズユニットとの間に配置されたフォーカスレンズユニットに対して光軸方向にて隣り合う変倍レンズユニットと、変倍及び焦点調節に際して不動の固定筒と、固定筒の内側において光軸回りで回転可能な回転筒と、第３のカム部を有し、回転筒の内側において光軸方向に移動可能であるとともに光軸回りで回転可能なカム筒と、カム筒の内側に配置され、光軸方向に延びる第３の直進ガイド部が設けられた第３の直進ガイド筒と、固定筒に固定され、第３の直進ガイド筒の光軸回りでの回転を阻止する回転阻止部材と、第３の直進ガイド筒の内側において変倍レンズユニットを保持し、第３のカム部と第３の直進ガイド部とに係合する第３のカムフォロアが設けられた変倍レンズ保持筒とを有する。固定筒は、第２のカム部を有し、前記回転筒は、光軸方向に延びる第２の直進ガイド部を有し、カム筒は、第２のカム部と第２の直進ガイド部とに係合する第２のカムフォロアを有する。変倍に際して、回転筒が光軸回りで回転されることにより、カム筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動するとともに、変倍レンズ保持筒が光軸回りで回転せずに光軸方向に移動する。そして、変倍レンズ保持筒の光軸方向での移動量が、カム筒の光軸方向での移動量よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、変倍に際してフォーカスレンズ保持筒が移動するときに、定位置に保持されたフォーカスキーによってフォーカスレンズ保持筒の回転が阻止される。これにより、フォーカスレンズ保持筒は、どの位置にあっても安定的に保持され、その結果、高い光学性能が得られる。

また、変倍に際して、カム筒の回転と光軸方向への直進移動及び直進ガイド筒の非回転での光軸方向への移動によって移動する変倍レンズ保持筒の移動量が大きい場合において、変倍レンズ保持筒が安定的に保持され、その結果、高い光学性能が得られる。

そして、これらにより、変倍時の操作性に影響を与えず、フォーカスレンズユニットや変倍レンズユニットと他のレンズユニットとの相対位置及び相対角度の関係が安定しており、高い光学性能が得られる光学機器を実現することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である光学機器としての交換レンズと、該交換レンズが装着された一眼レフデジタルスチルカメラ（撮像装置）の概略構成を示している。１は一眼レフデジタルスチルカメラ（以下、カメラという）であり、２は交換レンズ内に設けられたズーム光学系である。ズーム光学系２は、後述する複数のレンズユニットを有する。３はズーム光学系２に含まれる防振レンズユニット１２を、ズーム光学系２の光軸４に直交する方向に駆動する防振駆動部である。５はズーム光学系２を収容するレンズ鏡筒である。レンズ鏡筒５とズーム光学系２によりズームレンズ装置としての交換レンズが構成される。交換レンズは、カメラ１に対して着脱が可能である。

カメラ１において、６はズーム光学系２により形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。７は撮像素子６からの出力に基づいて生成された画像データ等を記憶するメモリである。８は手振れ等のカメラ振れを検出する振れセンサであり、９はズーム光学系２に含まれるフォーカスレンズユニットを駆動するフォーカス駆動部である。

１０はカメラ１（及び交換レンズ）の電源であり、１１はレリーズボタンである。１３はクイックリターンミラーであり、１４はファインダ光学系である。

図２には、カメラ１及び交換レンズの電気的構成を示している。カメラ１は、撮像系、画像処理系、記録再生系及び制御系を有する。

撮像系は、撮像素子６により構成されている。画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器２０と画像処理回路２１とを含む。記録再生系は、記録処理回路２３とメモリ２４とを含む。制御系は、カメラシステム制御回路２５、ＡＦセンサ２６、ＡＥセンサ２７、振れセンサ８及び操作検出回路２９を含む。交換レンズは、レンズシステム制御回路３０を含む。

画像処理回路２１は、Ａ／Ｄ変換器２０を介して撮像素子６から受けた出力信号に対してホワイトバランス、ガンマ補正、補間演算等の各種処理を施して画像データを生成する。記録処理回路２３は、メモリ２４への画像データの記録処理を行うとともに、液晶モニタ等により構成される表示部２２に出力する画像を生成する。

操作検出回路２９は、レリーズボタン１１等の操作部材の操作を検出し、操作検出信号をカメラシステム制御回路２５に送る。カメラシステム制御回路２５は、操作検出信号に応じてカメラ１及び交換レンズ内の各部を制御する。

ＡＦセンサ２６は、交換レンズのピント状態を検出する。また、ＡＥセンサ２７は、被写体の輝度を検出する。振れセンサ８は、カメラ振れを検出する。カメラシステム制御回路２５は、ＡＦセンサ２６、ＡＥセンサ２７及び振れセンサ８からの信号に基づいて、フォーカシング、絞り及び防振動作を制御するための信号をレンズシステム制御回路３０に出力する。レンズシステム制御回路３０は、カメラシステム制御回路２５からの信号に応じて、フォーカス駆動部９、絞り駆動部（図示せず）及び防振駆動部３を制御する。

次に、図３、図４及び図５を用いて、交換レンズの構成について説明する。図３は、交換レンズを、光軸４を通る面で切断したときの断面構造を示している。図４は交換レンズの内部構造の一部を分解して示している。さらに、図５は図４に示した内部構造の組み立て状態での断面を示している。

交換レンズは、カメラ１に着脱可能に装着するためのマウント２０１を有する。マウント２０１には、カメラ１と交換レンズ間で通信のためのコネクタが設けられている。マウント２０１は、ベース筒２０３にネジによって取り付けられている。ベース筒２０３には、中間筒２０４がネジによって固定されている。

中間筒２０４には、案内筒２０５にネジによって取り付けられている。また、中間筒２０４には、外装環２０６がネジによって取り付けられている。案内筒２０５（及び中間筒２０４）は、変倍及び焦点調節に際して不動の固定筒に相当する。

案内筒２０５における最も物体側（図の左側）には、第１レンズユニットＬ１を保持した第１レンズ保持筒２０７が保持されている。

第１レンズ保持筒２０７により保持された第１レンズユニットＬ１は、後述する第２レンズユニット（フォーカスレンズユニット）Ｌ２よりも物体側（複数のレンズユニットのうち最も物体側）に配置されており、変倍及び焦点調節に際しては不動である。

ただし、第１レンズ保持筒２０７には、カムフォロア２１０がネジにより取り付けられている。カムフォロア２１０は、案内筒２０５に形成された位置調整用カム溝部２０５Ｂに係合している。交換レンズの組み立て時等において、位置調整用カム溝部２０５Ｂを用いて第１レンズ保持筒２０７の光軸方向での位置を調整することができる。

案内筒２０５の内側には、メインカム筒（回転筒）２０８が配置されている。メインカム筒２０８には、不図示のカムフォロアがネジにより取り付けられている。該カムフォロアは、案内筒２０５の内周に周方向に延びるように形成された溝部２０５Ａに係合している。このため、メインカム筒２０８は、案内筒２０５に対して光軸方向には移動せず（すなわち光軸方向における定位置にて）、光軸回りで回転可能である。メインカム筒２０８には、第４カム溝部２０８Ｂが形成されている。

メインカム筒２０８の内側には、サブカム筒（カム筒）２０９が配置されている。サブカム筒２０９には、図４及び図５に示すカムフォロア（第２のカムフォロア）Ｃがネジにより取り付けられている。カムフォロアＣは、図４に示すようにメインカム筒２０８に光軸方向に延びるように設けられた直進溝部（第２の直進ガイド部）２０８Ａと案内筒２０５に設けられたサブカム溝部（第２のカム部）２０５Ｄとに係合している。このため、メインカム筒２０８が回転すると、サブカム筒２０９はメインカム筒２０８とともに光軸回りで回転し、かつメインカム筒２０８に対して光軸方向に移動する。サブカム筒２０９には、フォーカスカム溝部（第１のカム部）２０９Ｂが設けられている。

サブカム筒２０９の内側には、第２レンズ直進ガイド筒（第１の直進ガイド筒）２１１が配置されている。図４に示すように、第２レンズ直進ガイド筒２１１の凸部２１１Ａとサブカム筒２０９の溝部２０９Ａとがバヨネット結合している。このため、第２レンズ直進ガイド筒２１１は、サブカム筒２０９とともに光軸方向に移動可能であるとともに、サブカム筒２０９に対して光軸回りで回転可能である。

第２レンズ直進ガイド筒２１１には、図４に示すように、それぞれ光軸方向に延びる直進溝部（第１の直進ガイド部）２１１Ｂとフォーカスキー溝部２１１Ｃが設けられている。フォーカスキー溝部２１１Ｃには、後述するフォーカス駆動ユニット（フォーカス駆動機構）２Ａのフォーカスキー２Ａ２が光軸回り方向において係合する。

第２レンズ直進ガイド筒２１１の内側には、フォーカスレンズユニットである第２レンズユニットＬ２を保持した第２レンズ保持筒（フォーカスレンズ保持筒）２１２が配置されている。第２レンズ保持筒２１２の外周にはカムフォロア（第１のカムフォロア）２１３がネジにより取り付けられている。該カムフォロア２１３は、サブカム筒２０９に設けられたフォーカスカム溝部２０９Ｂと、第２レンズ直進ガイド筒２１１に設けられた直進溝部２１１Ｂとに係合している。

サブカム筒２０９の内側には、第３レンズ直進ガイド筒（第２の直進ガイド筒）２１４が配置されている。第３レンズ直進ガイド筒２１４の外周に周方向に延びるように形成された溝部２１４Ａと、サブカム筒２０９の内周に形成された凸部２０９Ｂとがバヨネット結合している。これにより、第３レンズ直進ガイド筒２１４は、サブカム筒２０９とともに光軸方向に移動可能であるとともに、サブカム筒２０９に対して光軸回りで回転可能である。

第３レンズ直進ガイド筒２１４には、それぞれ光軸方向に延びる直進溝部（第３の直進ガイド部）２１４Ｂと直進ガイドキー溝部２１４Ｃとが形成されている。直進ガイドキー溝部２１４Ｃには、直進ガイドキー（回転阻止部材）２１６が光軸回り方向において係合する。

第３レンズ直進ガイド筒２１４の内側には、第２レンズユニットＬ２に対して光軸方向（像側）にて隣り合う第３レンズユニットＬ３を保持した第３レンズ保持筒２１５が配置されている。

第３レンズ保持筒（変倍レンズ保持筒）２１５の外周には、カムフォロア（第３のカムフォロア）Ｅがネジによって取り付けられている。カムフォロアＥは、サブカム筒２０９に設けられたズームカム溝部（第３のカム部）２０９Ｄと、第３レンズ直進ガイド筒２１４に設けられた直進溝部２１４Ｂとに係合している。

ここで、サブカム筒２０９は、物体側に第１の筒部２０９Ｅを有し、像側に第１の筒部２０９Ｅよりも内外径が小さい第２の筒部２０９Ｆを有する。第２レンズユニットＬ２及びこれを保持する第２レンズ保持筒２１２は、第１の筒部２０９Ｅの内側に配置されている。また、第３レンズユニットＬ３及びこれを保持する第３レンズ保持筒２１５は、第２の筒部２０９Ｆの内側に配置されている。

案内筒２０５には、直進ガイドキー２１６が固定されている。直進ガイドキー２１６は、前述したように、第３レンズ直進ガイド筒２１４の直進ガイドキー溝部２１４Ｃに係合している。

第４レンズユニットＬ４を保持した第４レンズ保持筒２１７の外周には、カムフォロア２１８がネジにより取り付けられている。カムフォロア２１８は、図４に示すようにメインカム筒２０８に設けられた第４カム溝部２０８Ｂと、案内筒２０５の内周に設けられた直進溝部２０５Ｅに係合している。

中間筒２０４の外側には、ズーム操作環（ズーム操作部材）２１９と、該ズーム操作環２１９にネジにより取り付けられたギアリング２２０と、後述するズームレバーが取り付けられ、中間筒２０４の外周で回転可能なギアリング２２１とが配置されている。ズーム操作環２１９、ギアリング２２０及びギアリング２２１は、中間筒２０４に対して光軸方向の定位置にて光軸回りで回転可能である。また、ギアリング２２０とギアリング２２１との間には、転動するギアユニット２２２が配置されており、該ギアユニット２２２は中間筒２０４にネジにより結合されている。

ギアリング２２１には、ズームレバー２２３の一端がネジにより取り付けられている。ズームレバー２２３の他端は、メインカム筒２０８に光軸回り方向において係合している。

案内筒２０５の外側には、フォーカス操作環（フォーカス操作部材）２２４が配置されている。フォーカス操作環２２４の内周に設けられた溝部２２４ａには、案内筒２０５の外周にネジにより取り付けられたカムフォロア２０５Ｆが係合している。このため、フォーカス操作環２２４は、案内筒２０５の外側で光軸方向の定位置にて光軸回りで回転可能である。

フォーカス操作環２２４は、フォーカス駆動ユニット２Ａ内の定位置回転リング２Ａ１と結合している。このため、フォーカス操作環２２４の回転力をフォーカス駆動ユニット２Ａに伝達することができる。

フォーカス駆動ユニット２Ａには、差分動作機構２Ａ３が内蔵されている。差分動作機構２Ａ３から出力される回転力は、第２レンズ直進ガイド筒２１１のフォーカスキー溝部２１１Ｃに係合するフォーカスキー２Ａ２を介して第２レンズ直進ガイド筒２１１に伝達され、これを回転させる。

第４レンズ保持筒２１７の像側には、電動絞りユニット２Ｃが配置されている。電動絞りユニット２Ｃの像側には、第５レンズユニットＬ５を保持した第５レンズ保持筒２２５が配置されている。第５レンズ保持筒２２５は、中間筒２０４の内側に配置されている。第５レンズ保持筒２２５の外周にはフォロア（図示せず）が取り付けられており、該フォロアは中間筒２０４の内周に形成された穴部（図示せず）に係合している。このため、第５レンズ保持筒２２５は、中間筒２０４に対して光軸方向の定位置にて保持される。

第６レンズユニットＬ６は、図１及び図２に示した防振レンズユニット１２に相当する。防振ユニット２Ｂは、第６レンズユニットＬ６を保持する第６レンズ保持筒２２６と、該第６レンズ保持筒２２６を光軸に直交し、かつ互いに直交する２方向に移動させるための２組の防振アクチュエータ（マグネット及びコイル）とを有する。また、防振ユニット２Ｂは、第６レンズ保持筒２２６の位置を検出する位置検出素子と、該位置検出素子からの信号を用いて防振アクチュエータを制御する駆動制御基板を含む。防振アクチュエータ、位置検出素子及び駆動制御基板により、図１及び図２中の防振駆動部３が構成される。

また、防振ユニット２Ｂの外周には、中間筒２０４の内周に形成された穴部（図示せず）に係合するカムフォロア（図示せず）が取り付けられている。これにより、防振ユニット２Ｂは、中間筒２０４に対して光軸方向の定位置にて保持される。

中間筒２０４の像側の端部には、最も像側のレンズユニットである第７レンズユニットＬ７を保持した第７レンズ保持筒２２７がネジによって固定されている。第７レンズ保持筒２２７には、図１及び図２に示した振れセンサ８に相当する角速度センサ（ジャイロセンサ）が取り付けられている。また、第７レンズ保持筒２２７には、図２に示したレンズシステム制御回路３０が構成されている２枚の制御基板が取り付けられている。

第７レンズ保持筒２２７の外周には、上記２枚の制御基板２３０が挿入される溝部２２７ａ，２２７ｂが形成されている。各制御基板２３０は、Ｕ字形状に形成されている。２枚の制御基板２３０は、それらの内側部分を、Ｕ字形状の開口が光軸直交面内において互いに異なる方向に向くように溝部２２７ａ，２２７ｂに挿入することで、第７レンズ保持筒２２７により保持される。なお、各制御基板２３０の内側の幅は、第７レンズ保持筒２２３における最も像側の部分の外径よりも小さく設定されている。また、両制御基板２３０は、各制御基板２３０上に設けられたコネクタによって直接又はフレキシブル基板を介して互いに接続されている。

次に、上記のように構成された交換レンズにおける変倍に際してズーム操作環２１９が操作されたときの動作について説明する。以下の説明において、光軸回りで回転することを単に「回転する」といい、光軸方向に移動することを「直進する」という。

ズーム操作環２１９が回転操作されると、ギアリング２２０が回転し、ギアユニット２２２を介してギアリング２２１が回転される。ギアリング２２１の回転力は、ズームレバー２２３を介してメインカム筒２０８に伝達され、これを回転させる。メインカム筒２０８の回転方向は、ズーム操作環２１９の回転方向とは逆方向である。メインカム筒２０８は、前述したように、案内筒２０５に対して光軸方向における定位置にて回転する。

メインカム筒２０８が回転すると、該メインカム筒２０８の直進溝部２０８Ａに係合するカムフォロアＣを有するサブカム筒２０９が、メインカム筒２０８と同量回転する。カムフォロアＣは案内筒２０５のサブカム溝部２０５Ｄにも係合しているため、サブカム筒２０９はメインカム筒２０８に対して直進する。すなわち、サブカム筒２０９は、回転しながらメインカム筒２０８に対して直進する。

サブカム筒２０９にバヨネット結合した第２レンズ直進ガイド筒２１１には、該バヨネット結合部分の摩擦によって回転力が作用する。しかし、第２レンズ直進ガイド筒２１１のフォーカスキー溝部２１１Ｃに、フォーカス駆動ユニット２Ａのフォーカスキー２Ａ２が係合している。フォーカスキー２Ａ２は、フォーカス駆動ユニット２Ａの差分動作機構２Ａ３内の摩擦保持力（バヨネット結合部分の摩擦よりも大きな摩擦保持力）によって回転しないように保持されている。このため、第２レンズ直進ガイド筒２１１の回転は阻止される。

前述したように、第２レンズ保持筒２１２は、サブカム筒２０９のフォーカスカム溝部２０９Ｂと第２レンズ直進ガイド筒２１１の直進溝部２１１Ｂに係合したカムフォロア２１３を有する。このため、サブカム筒２０９が直進しながら回転すると、第２レンズ保持筒２１２は、回転せずにサブカム筒２０９及び第２レンズ直進ガイド筒２１１に対して直進する。

また、サブカム筒２０９にバヨネット結合した第３レンズ直進ガイド筒２１４には、該バヨネット結合部分の摩擦によって回転力が作用する。さらに、サブカム筒２０９がメインカム筒２０８に対して回転しながら直進する間、第３レンズ直進ガイド筒２１４には、サブカム筒２０９との嵌まり合い部分での摩擦によってサブカム筒２０９から回転力が作用する。しかし、第３レンズ直進ガイド筒２１４の直進ガイドキー溝部２１４Ｃには、案内筒２０５に固定された直進ガイドキー２１６が係合している。このため、第３レンズ直進ガイド筒２１４は、回転が阻止された状態でサブカム筒２０９とともに直進する。

また、前述したように、第３レンズ保持筒２１５は、サブカム筒２０９のズームカム溝部２０９Ｄと第３レンズ直進ガイド筒２１４の直進溝部２１４Ｂに係合したカムフォロアＥを有する。このため、サブカム筒２０９が直進しながら回転すると、第３レンズ保持筒２１５が、回転せずにサブカム筒２０９及び第３レンズ直進ガイド筒２１４に対して直進する。このため、第３レンズ保持筒２１５の光軸方向での移動量は、サブカム筒２０９の光軸方向での移動量よりも大きい。

一方、メインカム筒２０８が回転すると、メインカム筒２０８の第４カム溝部２０８Ｂと案内筒２０５の内周の直進溝部（図示せず）に係合したカムフォロア２１８を有する第４レンズ保持筒２１７は、回転せずにメインカム筒２０８に対して直進する。

このように、ズーム操作環２１９が回転操作されることで第２、第３及び第４レンズ保持筒２１２，２１５，２１７が直進し、交換レンズ（ズーム光学系）の変倍（焦点距離の変更）が可能となる。

次に、焦点調節に際してフォーカス操作環２２４が操作されたときの動作について説明する。

フォーカス操作環２２４が回転操作されると、その回転力はフォーカス駆動ユニット２Ａの差分動作機構２Ａ３及びフォーカスキー２Ａ２を介して第２レンズ直進ガイド筒２１１を回転させる。このとき、メインカム筒２０８及びサブカム筒２０９は回転しない。

第２レンズ直進ガイド筒２１１が回転すると、サブカム筒２０９のフォーカスカム溝部２０９Ｂと第２レンズ直進ガイド筒２１１の直進溝部２１１Ｂに係合したカムフォロア２１３を有する第２レンズ保持筒２１２が回転しながら直進する。

このように、フォーカス操作環２２４が回転操作されることで第２レンズ保持筒２１２が直進し、交換レンズ（ズーム光学系）の焦点調節が可能となる。

次に、カメラ１からのオートフォーカス信号に応じてフォーカス駆動ユニット２Ａが動作するときのオートフォーカス動作について説明する。

フォーカス駆動ユニット２Ａは、圧電素子によって振動が励起される弾性体と、該弾性体に圧接する駆動部材とにより構成される振動型モータを備えている。制御基板２３０は、カメラ１からのオートフォーカス信号を受けると、振動型モータを駆動する。

振動型モータの回転力は、差分動作機構２Ａ３を介してフォーカスキー２Ａ２を回転させ、フォーカスキー２Ａ２を介して第２レンズ直進ガイド筒２１１を回転させる。このとき、メインカム筒２０８及びサブカム筒２０９は回転しない。

第２レンズ直進ガイド筒２１１が回転すると、サブカム筒２０９のフォーカスカム溝部２０９Ｂと第２レンズ直進ガイド筒２１１の直進溝部２１１Ｂに係合したカムフォロア２１３を有する第２レンズ保持筒２１２が回転しながら直進する。

このように、フォーカス駆動ユニット２Ａが動作することで、第２レンズ保持筒２１２が直進し、交換レンズ（ズーム光学系）のオートフォーカスが可能となる。

以上説明した本実施例によれば、変倍に際してフォーカスレンズ保持筒が移動するときに、定位置に保持されたフォーカスキーによってフォーカスレンズ保持筒の回転が阻止される。これにより、フォーカスレンズ保持筒は、どの位置にあっても安定的に保持され、その結果、高い光学性能が得られる。

また、変倍に際して、カム筒の回転と光軸方向への直進移動及び直進ガイド筒の非回転での光軸方向への移動によって移動する変倍レンズ保持筒の移動量が大きい場合において、変倍レンズ保持筒が安定的に保持され、その結果、高い光学性能が得られる。

さらに、１つのカム筒の内部に２つの直進筒を設けたことで、２つの移動レンズユニットの安定的な動作が可能となり、高い光学性能を得ることが可能である。

これらにより、変倍時の操作性に影響を与えず、フォーカスレンズユニットや変倍レンズユニットと他のレンズユニットとの相対位置及び相対角度の関係が安定しており、高い光学性能が得られる光学機器を実現することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記実施例では、交換レンズについて説明したが、本発明は、ズーム光学系を一体に有するデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の光学機器にも適用することができる。

本発明の実施例である交換レンズ及びこれを装着したカメラの概略構成を示す図。 図１に示した交換レンズ及びカメラの電気的構成を示すブロック図。 実施例の交換レンズの断面図。 実施例の交換レンズの一部の分解斜視図。 図４に示した交換レンズの一部の断面図。

符号の説明

１ カメラ
２ ズーム光学系
５ レンズ鏡筒
６ 撮像素子
８ 振れセンサ
１２ 補正レンズユニット
Ｌ１〜Ｌ７ 第１〜第７レンズユニット
２Ａ フォーカス駆動ユニット
２Ｂ 防振ユニット
２Ｃ 電動絞りユニット
２０３ ベース筒
２０４ 中間筒
２０５ 案内筒
２０５Ｄ，２０９Ｂ，２０９Ｄ カム溝部
２０７ 第１レンズ保持筒
２０８ メインカム筒
２０８Ａ，２１４Ｂ 直進ガイド溝部
２０９ サブカム筒
２１１ 第２レンズ直進ガイド筒
２１２ 第２レンズ保持筒
２１３，Ｃ，Ｅ カムフォロア
２１４ 第３レンズ直進ガイド筒
２１５ 第３レンズ保持筒
２１６ 直進ガイドキー
２１７ 第４レンズ保持筒
２１９ ズーム操作環
２２０，２２１ ギアリング
２２２ ギアユニット
２２３ ズームレバー
２２４ フォーカス操作環
２２５ 第５レンズ保持筒
２２６ 第６レンズ保持筒
２２７ 第７レンズ保持筒

Claims (5)

1. 複数のレンズユニットを有する光学機器であって、
   前記複数のレンズユニットのうち最も物体側のレンズユニットと最も像側のレンズユニットとの間に配置されたフォーカスレンズユニットと、
   変倍及び焦点調節に際して不動の固定筒と、
   前記固定筒の内側において光軸回りで回転可能な回転筒と、
   第１のカム部を有し、前記回転筒の内側において光軸方向に移動可能であるとともに光軸回りで回転可能なカム筒と、
   光軸方向に延びる第１の直進ガイド部が設けられ、前記カム筒の内側において光軸回りで回転可能な第１の直進ガイド筒と、
   前記第１の直進ガイド筒に係合したフォーカスキーを有するフォーカス駆動機構と、
   前記第１の直進ガイド筒の内側において前記フォーカスレンズユニットを保持し、前記第１のカム部と前記第１の直進ガイド部とに係合する第１のカムフォロアが設けられたフォーカスレンズ保持筒とを有し、
   前記焦点調節に際して、前記フォーカス駆動機構が前記フォーカスキーを介して前記第１の直進ガイド筒を光軸回りで回転させることにより、前記フォーカスレンズ保持筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動し、
   前記固定筒は、第２のカム部を有し、
   前記回転筒は、光軸方向に延びる第２の直進ガイド部を有し、
   前記カム筒は、前記第２のカム部と前記第２の直進ガイド部とに係合する第２のカムフォロアを有しており、
   前記変倍に際して、前記フォーカスキーによって前記第１の直進ガイド筒の光軸回りでの回転が阻止され、前記回転筒が光軸回りで回転されることにより、前記カム筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動するとともに、前記フォーカスレンズ保持筒が光軸回りで回転せずに光軸方向に移動することを特徴とする光学機器。
2. 前記カム筒は、第３のカム部を有し、
   該ズームレンズ装置は、
   前記フォーカスレンズユニットに対して光軸方向にて隣り合う変倍レンズユニットと、
   前記カム筒の内側に配置され、光軸方向に延びる第３の直進ガイド部が設けられた第３の直進ガイド筒と、
   前記固定筒に固定され、前記第３の直進ガイド筒の光軸回りでの回転を阻止する回転阻止部材と、
   前記第３の直進ガイド筒の内側において前記変倍レンズユニットを保持し、前記第３のカム部と前記第３の直進ガイド部とに係合する第３のカムフォロアが設けられた変倍レンズ保持筒とを有し、
   前記変倍に際して、前記回転筒が光軸回りで回転されることにより、前記カム筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動するとともに、前記変倍レンズ保持筒が光軸回りで回転せずに光軸方向に移動し、
   前記変倍レンズ保持筒の光軸方向での移動量が、前記カム筒の光軸方向での移動量よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 複数のレンズユニットを有する光学機器であって、
   前記複数のレンズユニットのうち最も物体側のレンズユニットと最も像側のレンズユニットとの間に配置されたフォーカスレンズユニットに対して光軸方向にて隣り合う変倍レンズユニットと、
   変倍及び焦点調節に際して不動の固定筒と、
   前記固定筒の内側において光軸回りで回転可能な回転筒と、
   第３のカム部を有し、前記回転筒の内側において光軸方向に移動可能であるとともに光軸回りで回転可能なカム筒と、
   前記カム筒の内側に配置され、光軸方向に延びる第３の直進ガイド部が設けられた第３の直進ガイド筒と、
   前記固定筒に固定され、前記第３の直進ガイド筒の光軸回りでの回転を阻止する回転阻止部材と、
   前記第３の直進ガイド筒の内側において前記変倍レンズユニットを保持し、前記第３のカム部と前記第３の直進ガイド部とに係合する第３のカムフォロアが設けられた変倍レンズ保持筒とを有し、
   前記固定筒は、第２のカム部を有し、
   前記回転筒は、光軸方向に延びる第２の直進ガイド部を有し、
   前記カム筒は、前記第２のカム部と前記第２の直進ガイド部とに係合する第２のカムフォロアを有しており、
   前記変倍に際して、前記回転筒が光軸回りで回転されることにより、前記カム筒が光軸回りで回転しながら光軸方向に移動するとともに、前記変倍レンズ保持筒が光軸回りで回転せずに光軸方向に移動し、
   前記変倍レンズ保持筒の光軸方向での移動量が、前記カム筒の光軸方向での移動量よりも大きいことを特徴とする光学機器。
4. 前記カム筒は、第１の筒部と、該第１の筒部よりも内外径が小さい第２の筒部とを有し、
   前記第１の筒部の内側に前記フォーカスレンズユニットが配置され、前記第２の筒部の内側に前記変倍レンズユニットが配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学機器。
5. 前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットよりも物体側に配置されたレンズユニットは、前記変倍及び焦点調節に際して不動であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。