図1及び図2は、本発明を適用した沈胴式ズームレンズ鏡筒ZLの一実施形態を示している。このズームレンズ鏡筒ZLの撮像光学系は、物体(被写体)側から順に第1レンズ群(相対移動レンズ群)LG1、シャッタS、第2レンズ群(一体移動レンズ群)LG2、第3レンズ群LG3、ローパスフィルタ25及び撮像素子26を備えている。また、第2レンズ群LG2の前方の光路上に挿脱可能な偏光フィルタ(回転光学要素)43を有する。以下の説明中で光軸方向とは、この撮影光学系の光軸Oと平行な方向を意味し、前方とは光軸方向の前方(被写体側)、後方とは光軸方向の後方(像面側)を意味する。また、光軸Oを中心とする径方向において、光軸Oに近い側を内径側、光軸Oから遠い側を外径側とする。
ズームレンズ鏡筒ZLは固定部材として筒状のハウジング22を有し、ハウジング22の後部に撮像素子ホルダ21が固定される。ローパスフィルタ25と撮像素子26はユニット化されて撮像素子ホルダ21の前面部に固定されている。
第3レンズ群LG3は、ズームレンズ鏡筒ZLにおけるフォーカスレンズ群であり、3群レンズ枠51に保持されている。3群レンズ枠51は、図示を省略するガイド軸を介して光軸方向に直進移動可能に支持されており、AFモータ160(図18)の駆動力によって前後に移動させることができる。
ハウジング22の内側には、3群レンズ枠51の支持駆動手段とは別に、鏡筒駆動モータ150(図18)により駆動制御される変倍群(カム環)ブロックが支持されている。変倍群(カム環)ブロックは、カム環11、繰出筒12、直進案内環13及び2群レンズブロック80を含んでいる。
カム環11は、繰出筒(相対移動レンズ群保持部材)12と共にズームレンズ鏡筒ZLの外観筒を構成しており、ハウジング22の内周面に形成したカム環ガイド溝22aに対して摺動可能に嵌るガイド突起(不図示)を有する。カム環11は、鏡筒駆動モータ150により回転駆動されるズームギヤ(不図示)の駆動力を受けて回転され、カム環ガイド溝22aの案内により回転しながら光軸方向に移動する。ハウジング22内には直進案内環13が支持されている。直進案内環13は、ハウジング22の内面に形成した直進案内溝を介して光軸方向に直進移動可能に案内されており、カム環11とは相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように結合されている。
図3及び図4に示すように、2群レンズブロック80は2群レンズ移動環8の前部に偏光フィルタユニット(回転光学要素の駆動装置)40を固定した構成であり、2群レンズ移動環8の本体部分を構成する筒状部8aの後端付近から外径方向に突出する直進案内キー8bを、直進案内環13に形成した光軸方向への長穴である直進案内スロット(不図示)に対して摺動可能に係合させることにより光軸方向へ直進案内されている。直進案内キー8bは周方向に位置を異ならせて3つ設けられており、図3及び図4にはそのうちの2つが示されている。
第2レンズ群LG2は、2群レンズ移動環8の筒状部8a内に形成した保持枠部8cによって保持されている。2群レンズ移動環8の前部には、偏光フィルタユニット40とシャッタユニット81が取り付けられる。シャッタユニット81は内部に開閉可能なシャッタS(図1、図2、図20)を有し、アクチュエータによってシャッタSを開閉駆動する。偏光フィルタユニット40は、光軸Oを通る光路上に偏光フィルタ43を挿脱させ、かつ挿入した偏光フィルタ43を光軸Oを中心として回転させることが可能であり、その詳細については後述する。
2群レンズ移動環8の3つの直進案内キー8b上にはそれぞれ2群用カムフォロア8dが固定されている。2群用カムフォロア8dは、カム環11の内周面に形成した2群制御カム溝CG2に対して摺動可能に係合している。2群レンズ移動枠8(2群レンズブロック80)は直進案内環13を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環11が回転すると、2群用カムフォロア8dが2群制御カム溝CG2の案内を受けて、2群レンズ移動枠8(2群レンズブロック80)が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。
繰出筒12内には第1レンズ群LG1が保持されている。繰出筒12は内面側に設けた直進案内キー(不図示)を直進案内環13に形成した直進案内溝(不図示)に対して摺動可能に係合させることで光軸方向へ直進案内されている。繰出筒12の後端付近の外周面上には1群用カムフォロア12aが設けられ、この1群用カムフォロア12aがカム環11の内周面に形成した1群制御カム溝CG1に対して摺動可能に係合している。繰出筒12は直進案内環13を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環11が回転すると、1群用カムフォロア12aが1群制御カム溝CG1の案内を受けて、繰出筒12が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。
図18はズームレンズ鏡筒ZLを搭載するカメラの電気部品の一部を概念的に示したものである。鏡筒駆動モータ150、AFモータ160、シャッタユニット81は制御回路70によって制御される。さらに制御回路70は偏光フィルタユニット40に関して後述する制御を行う。
以上の構造からなるズームレンズ鏡筒ZLは次のように動作する。図1に示す撮影状態(ズーム域)では、ハウジング22に対してカム環11が光軸方向前方に繰り出され、カム環11の繰り出し量はカム環ガイド溝22aの軌跡により制御される。第1レンズ群LG1を支持する繰出筒12と、第2レンズ群LG2を支持する2群レンズブロック80はそれぞれ、カム環11の回転に応じてカム溝CG1、CG2の案内を受けて光軸方向に相対移動する。
図1に示す撮影状態から鏡筒駆動モータ150を鏡筒収納方向に駆動させると、カム環ガイド溝22aの案内を受けたカム環11が回転しながら光軸方向後方へ移動される。繰出筒12と2群レンズブロック80(2群レンズ移動枠8)は、カム環11上のカム溝CG1、CG2の軌跡による所定の相対移動を伴いつつ、カム環11と共に光軸方向後方へ移動する。やがて図2の鏡筒収納状態まで達すると、鏡筒駆動モータ150の鏡筒収納方向の駆動が停止される。また、第3レンズ群LG3を保持する3群レンズ枠51も、図2に示す後退位置になるようにAFモータ160によって位置制御される。
偏光フィルタユニット40に保持された偏光フィルタ43は、第2レンズ群LG2の前方へ任意に挿脱させ、かつ光軸Oを中心とする回転を行わせることができる。この偏光フィルタ43の保持と駆動を行う偏光フィルタユニット40の詳細構造を説明する。図5に示すように、偏光フィルタユニット40は、ベース部材(支持部材、後方支持部材)100とモータ支持部材(支持部材、前方支持部材)41の間に、フィルタ枠(回転光学要素保持部材)42、偏光フィルタ43、環状摩擦板(従動回転部材)44、回転環(従動回転部材)45、原動環(原動回転部材)46、摩擦シート47、保護シート48、抵抗付与バネ(抵抗付与手段)49といった部材を保持した構成になっている。
ベース部材100は、光軸Oを中心とする円形状の中央開口100aを囲む環状をなし、中央開口100aの周囲に、光軸Oに対して略直交する支持面100bが前方に向けて形成され、支持面100bの外側に外囲壁部(離脱制御手段)100cを有する。外囲壁部100cは支持面100bから前方に突出し、光軸Oを中心とした一定径の内壁面(内周面)を有する円筒状の壁部である。この外囲壁部100cに連続してフィルタ収納壁部(離脱制御手段)100dが形成されている。フィルタ収納壁部100dは外囲壁部100cよりも外径方向に突出しており、外囲壁部100cに比して曲率の大きい部分円筒状の内壁面(内周面)を有する壁部である。図6と図9に示すように、このフィルタ収納壁部100dと外囲壁部100cとの境界付近に、径方向に貫通するセンサ用穴100eが形成されている。外囲壁部100cのうちセンサ用穴100eに臨む縁部に、外囲壁部100cの一部として規制壁部100iが形成されている。規制壁部100iの外側には薄板状のセンサ支持片100jが形成されている。また、外囲壁部100cの外周側には周方向位置を異ならせて3つの係止片100fと、3つの係止突起100hが設けられている。それぞれの係止片100fは前方に突出し、径方向に貫通する穴を有する。
ベース部材100の後部にシャッタユニット81が固定されている。シャッタユニット81はベース部材100の外囲壁部100cとほぼ同径の外径サイズの環状部を有し、シャッタSは開かれるとこの環状部内に格納され、閉じられるときに環状部から内径方向に突出する。シャッタユニット81の環状部の後部に、シャッタSを駆動させるシャッタアクチュエータ82が突出している(図1、図2、図20)。図1、図2、図20ではベース部材100とシャッタユニット81が一体的に描かれているが、ベース部材100とシャッタユニット81は別部材として形成されてから固定される。なお、本発明ではシャッタユニット81を省略可能であり、シャッタユニット81と一体化させずに偏光フィルタユニット40を単独で構成してもよい。
モータ支持部材41は、ベース部材100に対応する外径サイズの環状部材であり、内周側には中央開口100aよりも大径の前方開口41aが形成され、外周上には、ベース部材100のセンサ用穴100eに対応する位置にセンサ支持部41bが形成され、3つの係止片100fに対応する位置に3つの係止突起41cが形成されている。この3つの係止突起41cをそれぞれ対応する係止片100fの穴に係合させて、モータ支持部材41とベース部材100が組み合わされる。モータ支持部材41のセンサ支持部41bにはフィルタ検知センサ65が保持される。フィルタ検知センサ65は、後述するモータ支持部材41とベース部材100の組み合わせ状態で、ベース部材100の規制壁部100iとセンサ支持片100jによる支持も受ける。フィルタ検知センサ65は、光軸方向に離間する発光部と受光部を有するフォトインタラプタであり、発光部から受光部への光の入射の有無を検出して制御回路70へ出力する。
図11ないし図14に示すように、モータ支持部材41の内周部には、前方開口41aの後方に位置させて挿入規制面41dが形成され、挿入規制面41dの後方には、径方向と光軸方向に位置を異ならせて回転案内面41eと回転案内面41fが形成されている。回転案内面41eと回転案内面41fはいずれも光軸Oを中心とする円筒の内面であり、光軸方向の前方に位置する回転案内面41eよりも光軸方向の後方に位置する回転案内面41fの方が大径になっている。回転案内面41fの外周側には、ベース部材100の外囲壁部100cの前端が嵌合する外周嵌合部41gが形成されている。また、回転案内面41eと回転案内面41fの間の光軸方向位置には、当付凸部41hが後方に向けて突設されている。当付凸部41hは、光軸Oを中心とする環状の領域に形成された後方への突出部である。
モータ支持部材41のモータ支持部41iとベース部材100のギヤ支持部100gとの間に光軸Oと平行なギヤ支持軸60a、61aが設けられ、ギヤ支持軸60aに第1ギヤ(ギヤ列)60、ギヤ支持軸61aに第2ギヤ(ギヤ列)61がそれぞれ軸支されている(図14)。モータ支持部41iの前面側には、制御回路70によって駆動制御されるフィルタ駆動モータ180が支持される。フィルタ駆動モータ180は光軸Oと平行な方向に回転軸を突出させたステッピングモータであり、この回転軸上にピニオン180aが設けられ、モータ本体のうち回転軸が突出する側の端部に支持板180bが設けられている。フィルタ駆動モータ180はモータ支持部41iに対して支持板180bを当接させてモータ支持部材41に固定され、図14に示すように、この固定状態でピニオン180aが第1ギヤ60に噛合する。第1ギヤ60は大径ギヤと小径ギヤからなる2段ギヤであり、ピニオン180aは第1ギヤ60の大径ギヤに噛合し、第1ギヤ60の小径ギヤが第2ギヤ61に噛合する。第2ギヤ61は原動環46の外周に形成した周縁ギヤ46aに噛合する。
原動環46は、周縁ギヤ46aの内側に光軸Oを中心とする環状の回転ガイド部46bを有し、回転ガイド部46bの前端付近の外周部がモータ支持部材41の回転案内面41eに対して摺動可能に支持されている。この回転案内面41eの案内を受けることにより、原動環46は光軸Oを中心とする回転が可能に支持される。モータ支持部材41内の挿入規制面41dに対して回転ガイド部46bの前端部が当接することにより、原動環46はモータ支持部材41に対する前方への移動が規制される。原動環46にはさらに、回転ガイド部46bの内径側に光軸Oと直交する方向に延びる環状フランジ46cが形成され、環状フランジ46c上に光軸方向に貫通する回転伝達穴46d(図6、図9、図11)が形成される。環状フランジ46cの内縁部は、ベース部材100の中央開口100aよりも大径の中央開口46fとなっている。また、環状フランジ46cの後面側には、周方向に位置を異ならせて3つの後方突出部46e(図7、図10、図12)が形成されており、後方突出部46eをベース部材100の支持面100bに当接させることで、原動環46の後方への移動が規制される(図12)。つまり、原動環46は、挿入規制面41dと支持面100bに挟まれてモータ支持部材41とベース部材100に対する光軸方向の移動が規制され、光軸Oを中心とする回転は可能となっている。
図11ないし図14に示すように、回転環45は原動環46の回転ガイド部46bの外側を囲む位置に配された環状部材であり、その外周部がモータ支持部材41の回転案内面41fに対して摺動可能に支持されている。この回転案内面41fの案内を受けることにより、回転環45は光軸Oを中心とする回転が可能に支持される。回転環45の前方に環状摩擦板44が位置し、環状摩擦板44の前方には摩擦シート47が位置する。環状摩擦板44と摩擦シート47はそれぞれ光軸Oを中心とする薄板の環状部材であり、回転環45に対応する径サイズを有する。回転環45の外周部に設けた係合突起45aと、環状摩擦板44に設けた係合片部44aを係合させることで環状摩擦板44と回転環45が結合される(図12)。より詳しくは、係合片部44aには係合突起45aを挿入させるスリットが形成され、このスリットは、光軸方向への係合突起45aの若干の相対移動を許す長さになっている。一方、光軸Oを中心とする周方向へは、係合片部44aのスリットに対して係合突起45aが移動を規制されて係合している。つまり、回転環45と環状摩擦板44は、回転方向には一体化され、光軸方向には若干の相対移動が許容された状態で結合されている。摩擦シート47は、環状摩擦板44とモータ支持部材41の当付凸部41hとの間に挿入されており、摩擦シート47が当付凸部41hに当接することで、環状摩擦板44(環状摩擦板44と回転環45の結合体)の前方への移動が規制される。
一方、回転環45は後面側に設けた複数の後方突出部45bをベース部材100の支持面100bに当接させることで、後方への移動が規制される(図12)。つまり、回転環45はモータ支持部材41の当付凸部41hとベース部材100の支持面100bの間に挟まれる光軸方向位置にあり、当付凸部41hと回転環45の間に環状摩擦板44と摩擦シート47が挿入された関係にある。回転環45には、前方に向けて開口するバネ支持穴45cが周方向位置を異ならせて3つ形成され、それぞれのバネ支持穴45c内に抵抗付与バネ49が挿入されている(図12)。抵抗付与バネ49は、前端部を環状摩擦板44に当接させ、後端部をバネ支持穴45cの底面に当接させた圧縮バネであり、環状摩擦板44と回転環45を光軸方向における離間方向に付勢している。すなわち、環状摩擦板44を前方、回転環45を後方に付勢している。この抵抗付与バネ49の付勢力によって、摩擦シート47が当付凸部41hに対して押し付けられ、回転環45の後方突出部45bが支持面100bに対して押し付けられ、環状摩擦板44と回転環45の結合体に対して光軸Oを中心とする回転方向へ所定の大きさの摩擦抵抗が付与される。なお、摩擦シート47は環状摩擦板44に対する摩擦の大きさを調整するものであり、環状摩擦板44と当付凸部41hの間で十分な摩擦力が得られる場合には摩擦シート47を省略することも可能である。
フィルタ枠42は概ね半月状の形状をなす薄板部材であり、一端部付近に前方へ突出する第1支持軸(軸支部)42aと第2支持軸(回転伝達部)42bが形成され、他端部に内径方向へ折れる鈎状のストッパ突起(挿入制御手段)42cが設けられている。フィルタ枠42の中央部分には円形のフィルタ開口42dが形成され、フィルタ開口42dを挟んだ外径側と内径側に、外径方向に突出する円弧状をなす外径側縁部(離脱制御手段)42eと、概ね直線状をなす内径側縁部42fが形成されている。また、外径側縁部42eに隣接する位置にセンサ通過片42gが形成されている。センサ通過片42gは、フィルタ枠42の本体部分と一体に形成され、光軸Oと直交する平面に沿って延設された突出部である。フィルタ枠42の前面側に偏光フィルタ43が固定される。偏光フィルタ43は、フィルタ開口42dの全体を覆い、かつ第1支持軸42a、第2支持軸42b、ストッパ突起42c及びセンサ通過片42gとは重ならない形状をなしている。
図11に示すように、フィルタ枠42の第1支持軸42aは、回転環45に形成した軸穴45eに対して挿入されている。第1支持軸42aは円筒状の外周面形状を有し、軸穴45eはこれに対応する円筒状の内周面形状を有する。これにより、フィルタ枠42は回転環45に対して第1支持軸42aを中心とする回動(揺動)が可能に支持されている。フィルタ枠42の第2支持軸42bは、原動環46に形成した回転伝達穴46dに対して嵌合している。図6や図9に示すように、第2支持軸42bは円筒状の外周面形状を有する一方、回転伝達穴46dは光軸Oを中心とする径方向への長穴として形成されており、回転伝達穴46dの対向する一対の内面によって第2支持軸42bを挟むことにより、原動環46の回転力を第2支持軸42bに伝える。つまり、第2支持軸42bと回転伝達穴46dの嵌合関係により、フィルタ枠42は原動環46と共に光軸Oを中心として回転する。回転伝達穴46dが径方向への長穴であるため、原動環46に対するフィルタ枠42の径方向への若干量の相対移動が許容される。
フィルタ枠42は、後述する回転環45と原動環46の動作によって、フィルタ開口42dの中心を光軸Oと一致させる挿入位置(図9、図10、図15(B)ないし(F)、図16(C)ないし(E)、図17(A))と、光軸Oを通る光路上からフィルタ開口42dを離脱させた完全離脱位置(図6、図7、図15(A)、図16(A)、図17(F))との間で移動可能である。フィルタ枠42の完全離脱位置では、外径側縁部42eがフィルタ収納壁部100dの内周面に近接しており、さらなる離脱方向(外径方向)へのフィルタ枠42の回動が、外径側縁部42eとフィルタ収納壁部100dとの当接によって規制される。外径側縁部42eがフィルタ収納壁部100dに対応しない回転方向位置にあるときは、図17(B)ないし(D)のように、外径側縁部42eが外囲壁部100cの内周面に当接することによって、完全離脱位置よりも手前(内径側)の制限離脱位置で、光軸Oからの離脱方向(外径方向)へのフィルタ枠42の回動が制限される。図12に示すように、回転環45と原動環46にフィルタ枠42を支持させた状態で、フィルタ枠42と回転環45の後方突出部45bは光軸方向における同位置にあり(共通の光軸直交平面内に位置し)、フィルタ枠42を挿入位置に回動させると、図10のように複数の後方突出部45bのうちの1つに対してストッパ突起42cが当接して、フィルタ枠42のそれ以上の挿入方向への回動が規制される。このフィルタ枠42の挿入位置でのストッパ突起42cの当接対象である後方突出部45bをストッパ部(挿入制御手段)45b-1と呼ぶ。なお、ストッパ部45b-1は、他の後方突出部45bのようにベース部材100の支持面100bへ当接させず、フィルタ枠42の回動規制のみを行う部位とすることも可能である。
回転環45及び原動環46とフィルタ枠42との間には、薄板状の保護シート48が支持される。保護シート48は、回転環45及び原動環46に対するフィルタ枠42の引っ掛かりを防いでスムーズな動作を行わせる機能を有しており、光軸Oが通る中央付近から外径側に向けて貫通する開放開口48aを有するC字状の形状をなしている。開放開口48aを挟んで一対の位置決め穴48bが形成され、それぞれの位置決め穴48bに対して回転環45に突設した位置決め突起45d(図7、図10)が係合することにより、保護シート48は回転環45に対して固定的に支持されている。保護シート48には、開放開口48aの周囲に周方向に位置を異ならせて3つの周方向長穴48cが形成されている。それぞれの周方向長穴48cは光軸Oを中心とする円弧状の長穴であり、各周方向長穴48cに対して原動環46の後方突出部46eが挿入されている。周方向長穴48cは後方突出部46eよりも周方向に長く、保護シート48及び回転環45に対する原動環46の所定量の相対回転を許す。3つの周方向長穴48cのうちの1つに連通させて、第1支持軸42aや第2支持軸42bとの干渉を防ぐ逃げ穴48dが形成されている(図5、図10、図11)。また、保護シート48は、回転環45の後方突出部45bと重なる位置に複数の切欠き48eを有しており、回転環45の後部に支持させたときに後方突出部45bと干渉しない。
偏光フィルタユニット40を組み立てる際には、モータ支持部材41に対して後方側から各部材を組み付け、最後にモータ支持部材41の後部にベース部材100を取り付ける。詳細には、まず原動環46の回転ガイド部46bの前端部を、モータ支持部材41の挿入規制面41dに当接させる。これにより原動環46は、モータ支持部材41に対する前方への移動が規制されると共に、回転案内面41eに沿う光軸中心の回転が可能に支持される。続いて、環状摩擦板44とモータ支持部材41の当付凸部41hの間に摩擦シート47を挟持させつつ、環状摩擦板44と回転環45の結合体をモータ支持部材41に組み付ける。これにより環状摩擦板44と回転環45は、モータ支持部材41に対する前方への移動が規制されると共に、回転案内面41fに沿う光軸中心の回転が可能に支持される。なお、環状摩擦板44と回転環45は、抵抗付与バネ49を互いの間に挿入したアッセンブリとして予め組み立てておくことが望ましい。さらに回転環45の後部に保護シート48が取り付けられ、保護シート48に形成した周方向長穴48cに対して原動環46の後方突出部46eが挿入される。この段階で、回転環45の軸穴45eと原動環46の回転伝達穴46dが後方に向けて露出しており、軸穴45eと回転伝達穴46dに対してそれぞれに対応する第1支持軸42aと第2支持軸42bを挿入させてフィルタ枠42を組み付ける。フィルタ枠42には偏光フィルタ43を予め取り付けておく。
最後に、外周嵌合部41gに対して外囲壁部100cの前端を嵌合させ、かつ3つの係止突起41cと係止片100fを係合させて、モータ支持部材41の後部にベース部材100を固定する。各係止突起41cは、後方から前方に進むにつれて外径方向への突出量を大きくするテーパー面を有し、モータ支持部材41に対してベース部材100を相対的に前方に移動させると、係止片100fが弾性変形しながら係止突起41cのテーパー面を乗り越え、係止片100fの穴が係止突起41cに対応する位置まで達すると、係止片100fの弾性変形が解除されて係止突起41cとの係合状態が維持される。こうしてモータ支持部材41とベース部材100を組み合わせた状態では、モータ支持部材41内に組み付けた各部材の後方への脱落が、ベース部材100の支持面100bによって防がれる。つまり、モータ支持部材41とベース部材100の間に各部材が保持される。また、抵抗付与バネ49が環状摩擦板44と回転環45の間で圧縮された状態になり、環状摩擦板44と回転環45に対して前述した摩擦抵抗が作用するようになる。
以上のように組み立てた偏光フィルタユニット40(シャッタユニット81を含む)は、筒状部8aの前端部に形成した挿入規制部8e(図1、図2、図4、図20)に対してシャッタユニット81の後部を当接させて、2群レンズ移動環8の前部に固定される。2群レンズ移動環8は筒状部8aから前方に突出する3つの係止片8fを有し、この係止片8fをそれぞれベース部材100の係止突起100hに係合させることで、偏光フィルタユニット40が固定される。各係止片8fは、径方向に貫通する穴を有している。各係止突起100hは、後方から前方に進むにつれて外径方向への突出量を大きくするテーパー面を有し、偏光フィルタユニット40に対して2群レンズ移動環8を相対的に前方に移動させると、係止片8fが弾性変形しながら係止突起100hのテーパー面を乗り越え、係止片8fの穴が係止突起100hに対応する位置まで達すると、係止片8fの弾性変形が解除されて係止突起100hとの係合状態が維持される。
図18に示すように、ズームレンズ鏡筒ZLが搭載されるカメラには、偏光フィルタユニット40に関する操作手段として、フィルタ挿入スイッチ71、フィルタ離脱スイッチ72、フィルタ回転スイッチ73が設けられている。
以上の構成による偏光フィルタユニット40の動作を説明する。前述のように、偏光フィルタユニット40は、モータ支持部材41とベース部材100の間に、環状摩擦板44、回転環45、原動環46、摩擦シート47、保護シート48といった環状の部材を保持しており、これらの各部材が光路(光軸O)上に有する開口よりもベース部材100の中央開口100aの方が小径である(図11ないし図14参照)。つまり、フィルタ枠42と偏光フィルタ43を除いた偏光フィルタユニット40における光路上の最小開口は、ベース部材100の中央開口100aによって規定される。偏光フィルタ43は、この中央開口100aの前方に進出する挿入状態と、中央開口100aの外径側に離脱する離脱状態にすることが可能であり、さらに挿入状態では光軸Oを中心とする回転(自転)を行うことができる。光路に対する偏光フィルタ43の挿脱は、前述したフィルタ枠42の挿入位置と完全離脱位置との回動によって行われ、挿入状態での偏光フィルタ43の回転は、回転環45と原動環46の回転によって行われる。
図6、図7、図15(A)、図16(A)、図17(F)は偏光フィルタ43の離脱状態を示している。フィルタ枠42は、ベース部材100のフィルタ収納壁部100d内に進入した完全離脱位置にあり、フィルタ収納壁部100dの内壁面に沿って外径側縁部42eが位置し、フィルタ枠42のそれ以上の離脱位置方向(外径方向)への回動が規制される。フィルタ枠42の内径側縁部42fはベース部材100の中央開口100aよりも外径側に位置していて、フィルタ枠42が中央開口100aを通る光束を遮ることがない。フィルタ枠42のセンサ通過片42gが、センサ用穴100eを通して、フィルタ検知センサ65を構成するフォトインタラプタの発光部と受光部の間に進入している。センサ通過片42gによってフォトインタラプタの受光部への光の入射が遮られることで、フィルタ枠42が完全離脱位置にあることが検出される。
フィルタ挿入スイッチ71の操作によって偏光フィルタ43の挿入動作が実行される。偏光フィルタ43の挿入時には、フィルタ駆動モータ180によって原動環46が図15及び図16のN1方向に回転される。N1は、偏光フィルタ43を挿入させる方向の回転である。原動環46がN1方向に回転すると、回転伝達穴46dの側面からフィルタ枠42の第2支持軸42bに対して光軸中心の回転方向の力が伝えられる。ここで、フィルタ枠42の第1支持軸42aを軸穴45eで支持する回転環45には、抵抗付与バネ49の付勢力によって回転方向への摩擦抵抗が作用しており、第1支持軸42aと偏心した位置にある第2支持軸42bを原動環46によってN1方向に押圧されたフィルタ枠42が、第1支持軸42aと軸穴45eの軸線を中心として、完全離脱位置から挿入位置方向へ回動しようとする。しかし、センサ用穴100eに挿入されたフィルタ枠42のセンサ通過片42gに対向して、光軸Oに近い径方向内側にベース部材100の規制壁部100iが位置しており、センサ通過片42gと規制壁部100iの当接によって挿入位置方向へのフィルタ枠42の回動が規制される。すると、第1支持軸42aと軸穴45eの嵌合によってフィルタ枠42から回転環45に伝達されるN1方向の回転駆動力が、抵抗付与バネ49の付勢力による摩擦抵抗を上回り、回転環45(環状摩擦板44と回転環45と保護シート48の結合体)が原動環46と共にN1方向に回転する。回転環45に伴ってフィルタ枠42もN1方向に回転し、センサ通過片42gがセンサ用穴100eから抜ける。
これにより、規制壁部100iによる規制が解除されてフィルタ枠42が挿入位置へ回動可能になる。抵抗付与バネ49の付勢力は、フィルタ枠42の挿脱方向の回動が規制されない状態では、フィルタ枠42のみを挿脱方向に回動させて回転環45を回転させない摩擦抵抗を与える大きさに設定されている。よって、センサ通過片42gがセンサ用穴100eから抜けると、回転環45が原動環46と連れ回りせずに停止した状態になり、第2支持軸42bを原動環46によってN1方向に押圧されたフィルタ枠42が、第1支持軸42aと軸穴45eの軸線を中心として、完全離脱位置から挿入位置方向への回動を開始する(図16(B))。この回転環45に対する原動環46の相対回動時には、後方突出部46eが周方向長穴48c内を周方向に移動し、保護シート48が原動環46の回転を妨げない。
フィルタ枠42が図9、図10、図15(B)、図16(C)の挿入位置まで達すると、回転環45に設けたストッパ部45b-1(複数の後方突出部45bのうちの1つ)に対してストッパ突起42cが当接する。このときフィルタ枠42のフィルタ開口42dの中心が光軸Oと一致し、偏光フィルタ43がベース部材100の中央開口100aの前方の光路上に挿入された状態になる。ストッパ突起42cがストッパ部45b-1に当接すると、回転環45に対するフィルタ枠42の挿入位置方向への回動が規制される。
フィルタ枠42が挿入位置にある状態で、フィルタ回転スイッチ73の操作に応じて偏光フィルタ43を光軸中心に回転させることができる。偏光フィルタ43の光軸中心の回転を行わせるときには、フィルタ駆動モータ180によって原動環46がN1方向に回転される。すると、回転伝達穴46dと第2支持軸42bとの嵌合関係によってフィルタ枠42に対してN1方向の回転力が伝えられる。ここで、ストッパ突起42cとストッパ部45b-1の当接によって回転環45に対するフィルタ枠42の挿入位置方向への回動が規制されているため、第1支持軸42aと軸穴45eの嵌合によってフィルタ枠42から回転環45に伝達されるN1方向の回転駆動力が、抵抗付与バネ49の付勢力による摩擦抵抗を上回り、回転環45(環状摩擦板44と回転環45と保護シート48の結合体)が原動環46と共にN1方向に回転する(図15(C)〜(F)、図16(D)〜(E))。回転環45と原動環46が連れ回りする状態では、フィルタ枠42の第1支持軸42aと第2支持軸42bが挿入する軸穴45eと回転伝達穴46dの相対位置が変化しないため、フィルタ枠42は偏光フィルタ43を光路上に挿入した挿入位置を保ちつつ、回転環45及び原動環46と共に光軸Oを中心として回転する。つまり、偏光フィルタ43が光軸Oを中心として回転される。フィルタ駆動モータ180を停止させると偏光フィルタ43の回転が停止する。
フィルタ離脱スイッチ72の操作によって偏光フィルタ43の離脱動作が実行される。偏光フィルタ43の離脱時には、フィルタ駆動モータ180によって原動環46が図17のN2方向に回転される。N2は、偏光フィルタ43を離脱させる方向の回転である。原動環46のN2方向の回転力が回転伝達穴46dと第2支持軸42bを介してフィルタ枠42に対して伝えられると、回転環45に対してフィルタ枠42が、第1支持軸42aと軸穴45eの軸線を中心として、ストッパ突起42cをストッパ部45b-1から離間させる方向、すなわち挿入位置から離脱位置方向へ回動される。このとき回転環45には抵抗付与バネ49の付勢力による摩擦抵抗が作用しており、回転環45は原動環46と連れ回りせずに停止した状態を保つ。
フィルタ枠42が離脱位置方向へ向けて回動すると、図17(B)のように、フィルタ枠42の外径側縁部42eがベース部材100の外囲壁部100cの内壁面に当接し、フィルタ枠42が完全離脱位置よりも離脱量の小さい制限離脱位置で停止される。この状態で原動環46をさらにN2方向に回転させると、フィルタ枠42の第1支持軸42aと軸穴45eの嵌合によって回転環45に伝達されるN2方向の回転駆動力が、抵抗付与バネ49の付勢力による摩擦抵抗を上回り、回転環45(環状摩擦板44と回転環45と保護シート48の結合体)が原動環46と共に回転する。回転環45と原動環46がN2方向に連れ回りすると、図17(C)〜(D)のように外囲壁部100cに対して外径側縁部42eを摺接させながら、フィルタ枠42が光軸Oを中心とするN2方向の回転動作を行う。
ベース部材100の外囲壁部100cとフィルタ収納壁部100dの境界部を超える位置までフィルタ枠42がN2方向に回転されると、フィルタ枠42は、外囲壁部100cによる制限離脱位置での保持が解除され、図17(E)のように外径側縁部42eをフィルタ収納壁部100dの内壁面に当接させる位置まで離脱位置方向へ回動され、外径側縁部42eをフィルタ収納壁部100dの内壁面に対して摺接させながら引き続きN2方向に回転される。外囲壁部100cの内壁面は光軸Oを中心とする円筒面であるため、フィルタ枠42が外囲壁部100cに対して外径側縁部42eを摺接させている図17(C)〜(D)の状態では、回転環45と原動環46は一体的に回転されている。一方、フィルタ収納壁部100dの内壁面は、外囲壁部100cの内壁面よりも曲率の大きい曲面であるため、外径側縁部42eをフィルタ収納壁部100dの内壁面に沿って移動させるときのフィルタ枠42は、光軸Oを中心とするN2方向への回転動作(原動環46に伴う回転)に加えて、第1支持軸42aと軸穴45eの軸線を中心とする回動(回転環45に対する相対回動)も行う。この回転環45に対するフィルタ枠42の相対回動時には、N2方向への回転を継続する原動環46と、抵抗付与バネ49による摩擦抵抗で回転停止しようとする回転環45との間で単位時間あたりの回転量に差が生じ、回転環45よりも原動環46の方が回転量が大きくなる。これによりフィルタ枠42が完全離脱位置まで回動される。そして、フィルタ枠42の離脱動作の最終段階で、センサ通過片42gがセンサ用穴100eを通してフィルタ検知センサ65の発光部と受光部の間に進入し、フィルタ枠42の完全離脱位置への到達が検出される。このセンサ検出に応じてフィルタ駆動モータ180が停止され、偏光フィルタ43の離脱動作が完了する(図17(F))。換言すれば、フィルタ枠42は、フィルタ収納壁部100dの内壁面によって案内されるときの光軸中心(N2方向)回転と第1支持軸42aを中心とする回動との複合動作によって、確実に完全離脱位置まで到達すると共に、センサ通過片42gをフィルタ検知センサ65による検出位置まで進入させるようになっている。
なお、特定の回転方向位置からフィルタ枠42の離脱動作を開始した場合は、外径側縁部42eが外囲壁部100cに当接する制限離脱位置の段階を経ずに、最初から図17(E)のようにフィルタ収納壁部100dの内壁面に当接する。この場合も離脱動作の最終段階は前述と同様であり、フィルタ枠42は、第1支持軸42aを中心とする回動を行いながらN2方向に回転し、センサ通過片42gをセンサ用穴100eに進入させて完全離脱位置に達する。
以上のように駆動される偏光フィルタ43は、図1、図2及び図20に示すように、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間の光路上に挿脱される。図20は第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が最も接近した状態を示している。なお、本実施形態のズームレンズ鏡筒ZLでは収納状態のときに図20の状態になるが、本発明において前後のレンズ群が最も接近する状態は光学系の収納状態(非撮影状態)には限定されない。図20から分かるように、偏光フィルタユニット40は、接近した第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間の光軸方向スペースに偏光フィルタ43やベース部材100などを位置させるが、偏光フィルタユニット40の一部は、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間の光軸方向スペースではなく、第1レンズ群LG1の外径側に進入(収納)される形で位置する。この偏光フィルタユニット40と第1レンズ群LG1の関係を説明する。
図1に示すように、ズームレンズ鏡筒ZLは、繰出筒12を外観部材とした第1の繰出段部と、カム環11を外観部材とした第2の繰出段部を有する2段繰出鏡筒である。第1の繰出段部を構成する繰出筒12は、その外観を形成する大径の本体筒部(大径筒部)12bと、本体筒部12bの前端部付近から内径方向へ突出させた内方フランジ部12cを有し、内方フランジ部12cの内縁に保持枠部12dが固定されている。保持枠部12dは光軸Oを囲む円筒状をなし、その内部に第1レンズ群LG1が保持されている。本体筒部12bの内周面と保持枠部12dの外周面との間には収納空間Rが形成される。第1レンズ群LG1の後端側は小径になっており(第1レンズ群LG1を構成する複数枚のレンズのうち後部のレンズが他のレンズよりも小径になっており)、これに対応して保持枠部12dの後部に、光軸方向後方に進むにつれて徐々に径を小さくする円錐状のテーパー筒部(小径枠部)12eと、テーパー筒部12eの最小径部分に続く最小径の後端筒部(小径枠部)12fが形成されている。テーパー筒部12eと後端筒部12fによって収納空間Rが拡大されている。収納空間Rの前端は内方フランジ部12cによって規定される。
図19に示すように、偏光フィルタユニット40の前部は円環状のモータ支持部材41でカバーされており、モータ支持部材41の前部には偏光フィルタ43を駆動させるフィルタ駆動モータ180が支持されている。フィルタ駆動モータ180は円筒状のモータ本体部180cを有し、このモータ本体部180cの長手方向を偏光フィルタユニット40の前後方向に向けている。そして、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が図20のように接近すると、フィルタ駆動モータ180(モータ本体部180cと支持板180b)が収納空間Rに進入する。フィルタ駆動モータ180は、テーパー筒部12eよりも前方の保持枠部12dの外径側に収納される。なお、図20とは異なる断面位置で示しているが、図2も同様に収納空間Rにフィルタ駆動モータ180が進入した状態を示している。
また、フィルタ駆動モータ180を支持するモータ支持部材41は、収納空間Rのうちテーパー筒部12eと後端筒部12fの外側の領域に進入する。この進入状態で、モータ支持部材41の前方開口41aがテーパー筒部12eの外周面に対向して位置しており、モータ支持部材41には、この前方開口41aから前端部にかけて、テーパー筒部12eに沿う円錐形状のテーパー面41sが形成されている。また、図20の断面位置には表れていないが、モータ支持部材41の外周側のセンサ支持部41bに支持されたフィルタ検知センサ65も収納空間Rに進入している。さらにモータ支持部材41の前部には、フィルタ駆動モータ180やフィルタ検知センサ65に接続して制御回路70との間で信号伝達や給電を行うフレキシブル基板75が配設されているが、このフレキシブル基板75も収納空間Rに進入する。
前述のように、モータ支持部材41とベース部材100の間に、フィルタ駆動モータ180の駆動力を偏光フィルタ43に伝える伝動機構として、ピニオン180a、第1ギヤ60と第2ギヤ61からなるギヤ列、第2ギヤ61に噛合して回転駆動される原動環46、原動環46対して一体回転状態と相対回転状態になる回転環45、回転環45に対する回転抵抗を制御する環状摩擦板44と摩擦シート47と抵抗付与バネ49、回転環45と原動環46に支持されて動作が制御されるフィルタ枠42、フィルタ枠42上の偏光フィルタ43を保護する保護シート48といった各部材が保持されている。これらの伝動機構の構成要素のうち、環状摩擦板44、回転環45、原動環46、摩擦シート47については、概ねモータ支持部材41の背後に位置する径サイズの円環状部材として構成されており、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が図20のように接近すると、モータ支持部材41と共に、収納空間Rにおけるテーパー筒部12eと後端筒部12fの外側の領域に進入する。より詳しくは、原動環46は、回転ガイド部46bが後端筒部12fの外周面に対向して位置し、環状フランジ46cを後端筒部12fの後端面に対向させる。また、原動環46の周縁ギヤ46aの外径側に位置する第1ギヤ60と第2ギヤ61とピニオン180aも、収納空間R内に進入する。
なお、図20の上半断面に示すように、繰出筒12内の収納空間Rのうち、本体筒部12bの内周面に近い外径側の一部領域には、繰出筒12を光軸方向に直進案内する直進案内環13が進入する。偏光フィルタユニット40におけるモータ支持部材41などの各要素は、この直進案内環13と干渉しないように、直進案内環13よりも内径側に位置している。但し、図7、図10、図19、図20に示すように、フィルタ駆動モータ180とモータ支持部41i、フィルタ検知センサ65とセンサ支持部41bは、モータ支持部材41の他の部分よりも外径方向に突出しており、これらの要素が収納空間Rに進入したときには保持枠部12dの内周面に近接して位置される。そのため、フィルタ駆動モータ180とモータ支持部41i、フィルタ検知センサ65とセンサ支持部41bに対する干渉を避けるべく、これらに対応する箇所では直進案内環13の一部が切り欠かれた形状になっている(図20の下半断面参照)。
以上のように、本実施形態のズームレンズ鏡筒ZLでは、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が光軸方向に接近した状態で、第2レンズ群LG2と共に光軸方向に移動する偏光フィルタユニット40の一部が、第1レンズ群LG1を保持する保持枠部12cの径方向外側を囲む収納空間Rに進入し、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が光軸方向に離間すると、偏光フィルタユニット40が収納空間Rから離脱する。これにより、偏光フィルタユニット40の全体が常に第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間に位置する構成に比して、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の最短間隔を近づけることが可能になっている。つまり、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の相対位置の設定に関して偏光フィルタユニット40による制約が少なくなり、光学系の設計自由度が向上すると共に、光軸方向におけるズームレンズ鏡筒ZLの小型化(薄型化)を図ることができる。偏光フィルタユニット40の構成要素のうち、収納空間Rに進入せずに常時第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間に位置した状態にあるのは、保護シート48、偏光フィルタ43、フィルタ枠42、ベース部材100などの光軸方向の厚みが小さい部材であるため、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間に必要な光軸方向スペースがわずかで済む。
特に、偏光フィルタユニット40の構成要素のうち、光軸方向に長い形状のフィルタ駆動モータ180が収納空間Rに収まるようにしたことにより、光軸方向の薄型化(第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の最短間隔の短縮化)に関して高い効果が得られる。加えて、フィルタ駆動モータ180の駆動力を伝達する第1ギヤ60及び第2ギヤ61や、第2ギヤ61に噛合して回転駆動される原動環46の周縁ギヤ46aなどの駆動要素についても、収納空間Rの光軸方向延長上に位置する形状及び配置とされており、フィルタ駆動モータ180と共に収納空間R内に収納されるので、スペース効率の向上に関してより高い効果が得られる。また、偏光フィルタユニット40は、モータ支持部材41や回転環45や原動環46のように光軸Oを中心とする円環状の部材が多い構成であり、これらの円環状の部材は第1レンズ群LG1を囲む環状の収納空間Rに進入させるのに適した形状である。一方、収納空間Rを形成する繰出筒12においては、保持枠部12dの後部にテーパー筒部12eと後端筒部12fを形成して収納空間Rを広くさせており、偏光フィルタユニット40の円環状の部材を効率的に収納させることが可能になっている。
以上、図示実施形態に基づき説明したが、本発明は図示実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で図示実施形態と異なる構成を採用することも可能である。例えば、図示実施形態では、光軸方向前方に位置する第1レンズ群LG1の径方向外側に収納空間Rを形成し、光軸方向後方に位置する第2レンズ群LG2と共に光軸方向移動を行う偏光フィルタユニット40が収納空間Rに進入するが、2つのレンズ群と回転光学要素の駆動装置の前後関係はこれに限定されない。すなわち、偏光フィルタユニット40に相当する回転光学要素の駆動装置を、光軸方向前方のレンズ群(第1レンズ群LG1)と共に光軸方向に移動させ、光軸方向後方のレンズ群(第2レンズ群LG2)の径方向外側の収納空間に対して進入させるような構成にすることも可能である。
また、図示実施形態では、フィルタ挿入スイッチ71、フィルタ離脱スイッチ72及びフィルタ回転スイッチ73の操作によって偏光フィルタ43の挿脱動作と光路上での回転動作を行わせるとしているが、これ以外の操作手段によって偏光フィルタの動作を行わせてもよい。あるいは、手動操作によらず自動制御で偏光フィルタ43を動作させるタイプの光学機器にも適用が可能である。
また、図示実施形態は回転光学要素として偏光フィルタ43を適用しているが、偏光フィルタ以外にもクロスフィルタや多面効果フィルタなど、光路上に挿入された状態で回転することにより光学的効果を生ずる光学要素の駆動装置であれば、本発明は適用可能である。