JP7809484B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラ、レンズ鏡筒（交換レンズ）等の光学機器に関する。

デジタルカメラやデジタルビデオカメラのレンズ鏡筒等の光学機器に対して、小型化が要求されている。このような要求に対して、特許文献１には、像振れ補正装置を備えるレンズ鏡筒において、像振れ補正装置を構成する転動ボールとバネを径方向で重なる（光軸方向から見た場合に重なる）ように配置することで、レンズ鏡筒の短径化を実現する技術を開示している。また、特許文献２は、カム筒を光軸方向に移動させることで全長の短尺化を可能としたレンズ鏡筒を開示している。更に、特許文献３は、位置センサを避けて直進筒を光軸方向に移動可能とすることで全長の短尺化を可能とした沈胴式のレンズ鏡筒を開示している。

特開２０１８－１０５８９９号公報 特開２０１８－１３７９７号公報 特開２０１４－２１５５９０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、像振れ補正装置の外周に配置される筒部材の内周面をバネ掛け部の外側に設定する必要があり、このことがレンズ鏡筒の更なる短径化を妨げている。

上記特許文献２に記載された技術では、カム筒を沈胴位置まで光軸方向に移動させるカム溝の占有する領域が広いため、レイアウト効率が低下する。これに対して、カム溝が占有する領域を狭めてレンズ鏡筒の短尺化を図ると、カム溝の傾きが大きくなって操作性が低下してしまう。

上記特許文献３に記載された技術では、多段沈胴式の直進筒と位置センサがレンズ鏡筒の径方向で重なる（光軸方向から見た場合に重なる）ためにレンズ間隔の限界まで沈胴させることができず、沈胴状態での更なる短尺化を実現することが容易ではない。

本発明は、更なる小型化を可能とした光学機器を提供することを目的とする。

本発明に係る光学機器は、光学素子を保持して光軸方向へ移動可能な直進筒と、前記直進筒を前記光軸方向へ駆動する第１の回転操作環と、前記第１の回転操作環を回転可能に保持する固定筒と、前記固定筒に保持され、前記第１の回転操作環の回転角度を検知する直動型変位センサと、前記固定筒に回転可能に保持された第２の回転操作環と、前記第２の回転操作環の内周を一周するように敷設された被検出部と、前記固定筒に保持され、前記光軸を中心とした前記被検出部の回転を検出することにより前記第２の回転操作環の回転量と回転方向を検出する検出センサと、を備え、前記直動型変位センサは、位置検出方向が前記光軸方向と略平行になるように配置され、且つ、前記光軸方向から見た場合と前記光軸方向と直交する方向から見た場合とで共に前記第１の回転操作環および前記第２の回転操作環と少なくとも一部で重なるように配置され、前記被検出部の少なくとも一部は、前記光軸方向から見た場合に前記直動型変位センサと重なり、前記検出センサの少なくとも一部は、前記光軸方向と直交する方向から見た場合に前記直動型変位センサと重なり、前記直進筒が最も後方に移動した状態で、前記直進筒の後端が前記直動型変位センサの後端よりも後方に位置することを特徴とする。

本発明によれば、光学機器の更なる小型化を実現することができる。

実施形態に係るデジタルカメラの外観斜視図である。 デジタルカメラの電気的及び光学的な構成を示すブロック図である。 レンズ鏡筒が広角端にセットされたデジタルカメラの側面断面図である。 レンズ鏡筒が望遠端にセットされたデジタルカメラの側面断面図である。 レンズ鏡筒が沈胴端にセットされたデジタルカメラの側面断面図である。 像振れ補正装置及びその近傍の構成部品の分解斜視図である。 像振れ補正装置及びその近傍の部品の正面図及び断面図である。 像振れ補正装置及びその近傍の部品の正面図及び断面図である。 ズーム操作環と固定筒の境界近傍の側面断面図及び下面断面図である。 直進案内筒及びズーム操作環の展開図と、ズーム操作環の位相に対する回転操作トルクの変化を示す図である。 レンズ鏡筒の望遠端と沈胴端での部分的な側面断面図である。 レンズ鏡筒の沈胴端での部分的な側面断面図である。 レンズ鏡筒の沈胴端での部分的な側面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る光学機器として、デジタルカメラのレンズ鏡筒を取り上げることとする。

図１（ａ）は、実施形態に係るデジタルカメラ１を正面側から見て示す外観斜視図である。図１（ｂ）は、デジタルカメラ１の背面側から見て示す外観斜視図である。デジタルカメラ１は、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に対して着脱可能なレンズ鏡筒１０１（交換レンズ）を有する。

説明の便宜上、図１（ａ）に示すように、デジタルカメラ１に対して、互いに直交するＸＹＺ方向を定義する。レンズ鏡筒１０１に収容されている撮像光学系の光軸（以下では単に「光軸」という）が延びる方向（光軸方向）をＺ方向とする。Ｚ軸が水平方向と平行であるときに、水平面内でＺ軸と直交する軸をＸ軸とし、水平面と直交する軸をＹ軸とする。なお、Ｘ方向はカメラ本体１００の幅方向であり、Ｙ方向はカメラ本体１００の高さ方向であり、Ｚ方向はカメラ本体１００の前後方向となる。また、以下の説明では、Ｘ軸まわりの（Ｘ軸を回転中心とした）回転方向をピッチ（Ｐｉｔｃｈ）方向とし、Ｙ軸まわりの回転方向をヨー（Ｙａｗ）方向とする。

カメラ本体１００には、ユーザがカメラ本体１００を手で把持するためのグリップ部２が、正面側から見て左側（背面から見て右側）の部分に設けられている。カメラ本体１００の上面には、電源操作部３が配置されている。カメラ本体１００が電源オフ状態にあるときにユーザが電源操作部３をオン操作すると、デジタルカメラ１の内部で通電が開始されて、カメラ本体１００が電源オン状態となる。カメラ本体１００が電源オン状態になると、カメラ制御部１２（図２参照）が、所定のプログラムを実行して、デジタルカメラ１は撮影待機状態となる。逆に、カメラ本体１００が電源オン状態にあるときにユーザが電源操作部３をオフ操作すると、カメラ本体１００は電源オフ状態となる。

カメラ本体１００の上面には、モードダイアル４、レリーズボタン５及びアクセサリシュー６が設けられている。ユーザがモードダイアル４を回転操作することで、撮影モードを切り替えることができる。撮影モードには、シャッタ速度や絞り値等の撮影条件をユーザが任意に設定可能なマニュアル静止画撮影モード、自動で適正な露光量が得られるオート静止画撮影モード、動画の撮影を行うための動画撮影モード等がある。カメラ制御部１２は、レリーズボタン５の半押し操作に応じてオートフォーカスや自動露出制御等の撮影準備動作を行い、全押し操作に応じて撮影を行う。アクセサリシュー６には、外部ストロボ装置等のアクセサリを装着することができる。

レンズ鏡筒１０１は、カメラマウント１０２を介して、カメラ本体１００に設けられたレンズマウント７に機械的に且つ電気的に接続される。レンズ鏡筒１０１の内部には、被写体からの光を撮像素子１６（図２参照）に結像させて被写体像を形成する撮像光学系が収容されている。レンズ鏡筒１０１の外周には、ユーザ操作により光軸を中心として回転可能なズーム操作環１０３（第１の回転操作環）とコントロール操作環１１８（第２の回転操作環）が設けられている。ズーム操作環１０３が回転操作されると、撮像光学系を構成するレンズ群（図２参照）がズーム操作環１０３の角度に対応した所定の位置へと移動する。これにより、ユーザは所望の画角で撮影を行うことができる。コントロール操作環１１８には、フォーカス、絞り、シャッタースピード、ＩＳＯ感度、露出補正等から選択した１つのパラメータを割り当てることができ、コントロール操作環１１８を回転操作することにより、割り当てられたパラメータの値を変更することができる。ユーザは、自身の撮影スタイルに合わせてコントロール操作環１１８に所望のパラメータを設定することで、ユーザビリティを向上させることができる。

カメラ本体１００の背面には、背面操作部８と表示部９が設けられている。背面操作部８は、様々な機能が割り当てられた複数のボタンやダイアルを含む。カメラ本体１００の電源がオン状態であり、静止画又は動画撮影モードが設定されている場合に、表示部９には撮像素子１６により撮像されている被写体のスルー画像が表示される。また、表示部９には、シャッタ速度や絞り値等の撮影条件を示す撮影パラメータが表示され、ユーザはその表示を見ながら背面操作部８を操作することによって、撮影パラメータを所望の設定値に変更することができる。背面操作部８は、記録された撮影画像の再生を指示するための再生ボタンを含む。再生ボタンが操作されると、記憶部１３（図２参照）に記録されている撮影画像等が表示部９に再生表示される。

図２は、デジタルカメラ１の電気的及び光学的な構成を示すブロック図である。カメラ本体１００は、カメラ本体１００とレンズ鏡筒１０１に電力を供給する電源部１０を備える。また、カメラ本体１００は、電源操作部３、モードダイアル４、レリーズボタン５、背面操作部８及び表示部９のタッチパネル機能を含む操作部１１を有する。デジタルカメラ１の全体的なシステム制御は、カメラ本体１００に設けられたカメラ制御部１２とレンズ鏡筒１０１に設けられたレンズ制御部１０４が連携することによって行われる。

カメラ制御部１２は、記憶部１３に格納されているコンピュータプログラムを読み出して実行する。その際、カメラ制御部１２は、カメラマウント１０２に設けられた電気接点１０５の通信端子を介してレンズ制御部１０４との間で、各種の制御信号やデータ等の通信を行う。電気接点１０５は、電源部１０からの電力をレンズ鏡筒１０１に供給する電源端子を含む。

レンズ鏡筒１０１が有する撮像光学系は、複数の光学素子により構成される。具体的には、撮像光学系は、ズーム操作環１０３と連結し、光軸方向に移動して画角を変更するズーム群と、防振素子としてのシフトレンズ１１２を含む像振れ補正装置２５０を有する。像振れ補正装置２５０は、シフトレンズ１１２を光軸と直交するＸＹ平面内の任意の方向にシフト（移動（変位））させることで像振れを低減させる。また、撮像光学系は、光量調整動作を行う絞り群３０１と、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズを含むフォーカス群１１４を有する。更に、レンズ鏡筒１０１は、像振れ補正装置２５０を駆動する防振駆動部２０１と、絞り群３０１を駆動する絞り駆動部３０２と、フォーカス群１１４を移動させるフォーカス駆動部４０１を有する。

カメラ本体１００は、シャタユニット１４、シャッタ駆動部１５、撮像素子１６、画像処理部１７及びカメラ制御部１２を有する。シャタユニット１４は、レンズ鏡筒１０１内の撮像光学系を通過して撮像素子１６に結像する被写体光量を制御する。撮像素子１６は、撮像面に結像した被写体の光学像（被写体像）を光電変換して撮像信号を出力する。画像処理部１７は、撮像信号に対して各種画像処理を行って、画像信号を生成する。表示部９については、図１を参照して既に説明しているため、説明を省略する。

カメラ制御部１２は、操作部１１に対する撮影準備操作（レリーズボタン５の半押し操作等）に応じて、フォーカス駆動部４０１を制御する。例えば、オートフォーカスの動作が指示された場合、焦点検出部１８は、画像処理部１７で生成された画像信号を用いて撮像素子１６に結像する被写体像の焦点状態を判定し、焦点信号を生成してカメラ制御部１２に送信する。これと並行して、フォーカス駆動部４０１は、フォーカス群１１４の現在位置に関する情報をカメラ制御部１２に送信する。そして、カメラ制御部１２は、被写体像の焦点状態とフォーカス群１１４の現在位置を比較してずれ量を求め、求めたずれ量からフォーカス駆動量を算出してレンズ制御部１０４に送信する。レンズ制御部１０４は、取得したフォーカス駆動量でフォーカス駆動部４０１を介してフォーカス群１１４を光軸方向の目標位置まで移動させる。これにより、被写体像の焦点ずれが補正され、被写体に合焦した（ピントが合った）状態となる。

フォーカス駆動部４０１は、不図示のフォーカスモータと、フォーカス群１１４の原点位置を検出する不図示のフォトインタラプタを備える。フォーカスモータとしては、ステッピングモータ等を用いることができるが、これに限られず、エンコーダを備えるＤＣモータや超音波モータ（振動型アクチュエータ）を用いてもよい。また、フォトインタラプタに代えて、フォトリフレクタや、導電パターンに接触して電気的に信号を検出するブラシを用いてもよい。

カメラ制御部１２は、操作部１１を通じて受けた絞り値やシャッタ速度の設定値に応じて、絞り駆動部３０２及びシャッタ駆動部１５を介して、絞り群３０１及びシャタユニット１４の駆動を制御する。例えば、自動露出制御の動作が指示された場合、カメラ制御部１２は、画像処理部１７で生成された輝度信号を受信して測光演算を行う。得られた測光演算結果に基づいてカメラ制御部１２は、操作部１１における撮影指示操作（レリーズボタン５の全押し操作等）に応じて、絞り駆動部３０２を制御する。これと並行して、カメラ制御部１２は、シャッタ駆動部１５を介してシャタユニット１４の駆動を制御し、撮像素子１６に対する露光処理を行う。

カメラ本体１００は、ユーザの手振れ等による像振れを検出可能な振れ検出手段として、ピッチ振れ検出部１９とヨー振れ検出部２０を有する。ピッチ振れ検出部１９とヨー振れ検出部２０はそれぞれ、角速度センサ（振動ジャイロ）や角加速度センサを用いて、ピッチ方向及びヨー方向の像振れを検出して振れ信号を出力する。カメラ制御部１２は、ピッチ振れ検出部１９から取得した振れ信号を用いてシフトレンズ１１２のＹ方向でのシフト位置を算出し、ヨー振れ検出部２０から取得した信号を用いてシフトレンズ１１２のＸ方向でのシフト位置を算出する。カメラ制御部１２は、算出したピッチ方向及びヨー方向のシフト位置に応じて、防振駆動部２０１を介して像振れ補正装置２５０を駆動し、シフトレンズ１１２をＸ方向及びＹ方向の目標位置まで移動させる。これにより、露光中やスルー画像表示中の像振れが低減される。

レンズ鏡筒１０１は、ズーム操作環１０３の回転角度を検出するズーム検出部１０６を有する。ズーム検出部１０６は、例えば、抵抗式リニアポテンショメータ等の直動型変位センサを用いて構成され、ユーザが操作するズーム操作環１０３の角度を絶対値として検出する。ズーム検出部１０６によって検出された画角情報はレンズ制御部１０４に送信された後、カメラ制御部１２による各種の制御に反映される。なお、上述した情報の一部は、撮影画像（画像データ）と共に、記憶部１３や不図示の記録媒体に記録される。

次に、図３乃至図５を参照して、レンズ鏡筒１０１の主要な構成部品の位置関係について説明する。図３乃至図５は、デジタルカメラ１の側面断面図（ＹＺ断面図（Ｘ軸と直交する断面図））であり、光軸を含む断面で示されている。図３はレンズ鏡筒１０１が広角端にセットされた状態を示しており、図４はレンズ鏡筒１０１が望遠端にセットされた状態を示しており、図５はレンズ鏡筒１０１が沈胴端にセットされた状態を示している。

レンズ鏡筒１０１の撮像光学系には６群構成が採用されており、所定のレンズ群が広角端と望遠端とで光軸方向において異なる所定の位置へ移動して、入射光を撮像素子１６に結像させる。撮像光学系は、第１のズーム群１１１、シフトレンズ１１２（第２のズーム群）、絞り群３０１、第３のズーム群１１３、フォーカス群１１４（第４のズーム群）、第５のズーム群１１５及び第６のズーム群１１６により構成される。なお、撮像光学系の構成は６群構成に限定されるものではない。また、例えば、シフトレンズ１１２やフォーカス群１１４は他のズーム群として機能するものであってもよい。更に、一部のレンズ群は、移動可能ではなく、固定されていてもよい。

レンズ鏡筒１０１は、直進案内筒１０７とカム筒１０８を有する。直進案内筒１０７は、カム筒１０８の内周側に配置されており、固定筒１０９を介してカメラマウント１０２に保持されている。直進案内筒１０７の外周面には、等分位置にカム溝１０７ａ（図１０参照）が形成されている。また、直進案内筒１０７には、第１のズーム群１１１を保持した直進筒１１７の回転方向への移動を規制すると共に光軸方向への直進を案内する直進案内ガイドが、等分位置に形成されている。

カム筒１０８は、不図示のキーを介してズーム操作環１０３と連結されている。カム筒１０８の内周側にはカムフォロワ１０８ａ（図１０参照）が設けられており、ズーム操作環１０３が回転操作されると、カム筒１０８はカム溝１０７ａとカムフォロワ１０８ａとの摺動可能な嵌合によって、光軸を中心として回転しつつ光軸方向へ進退する。

また、カム筒１０８には、回転方向にそれぞれ異なる角度の軌跡を持つカム溝が等分位置に形成されている。一方、第１のズーム群１１１を保持した直進筒１１７には、直進案内筒１０７の直進案内ガイドに摺動可能に嵌合する複数の直進案内溝とカム筒１０８のカム溝と摺動可能に嵌合する複数のカムフォロワが設けられている。ズーム操作環１０３が回転操作されるとカム筒１０８が回転する。これに伴って第１のズーム群１１１（直進筒１１７）は、直進筒１１７のカムフォロワがカム筒１０８のカム溝とが嵌合しているため、光軸を中心とした回転が規制された状態で光軸方向へ進退する。

図６は、像振れ補正装置２５０及びその近傍の構成部品の分解斜視図である。第３のズーム群１１３は、カムフォロワとしての直進ガイド１２３を有する。カム筒１０８の内周側に配置される直進案内筒１０７の内側には、直進案内溝１２７が設けられている。直進案内溝１２７は、直進ガイド１２３と係合して第３のズーム群１１３の光軸を中心とした回転を規制する。

第３のズーム群１１３の前面には絞り群３０１が設けられており、絞り群３０１の前面に像振れ補正装置２５０が配置されている。像振れ補正装置２５０は、ベース部材５０１、コイル５０２、シールドケース５０３、ボール５０４（転動部材）、シフト部材５０６、マグネット５０７、ヨーク５０８、バネ５０９及び浮き止め部材５１０を有する。

ベース部材５０１は、略円筒形状を有し、第３のズーム群１１３に連結される。よって、ベース部材５０１は、光軸を中心とした回転は規制されている。コイル５０２は、ベース部材５０１に取り付けられており、レンズ制御部１０４と結線されている。シールドケース５０３は、ベース部材５０１に取り付けられて、コイル５０２の背面側を覆っている。なお、コイル５０２の不図示の対物側（被写体側（レンズ鏡筒１０１の先端側））は開放されて、光軸方向（Ｚ方向）においてマグネット５０７と対峙している。ボール５０４は、ベース部材５０１に収容されている。

シフト部材５０６は、シフトレンズ１１２を保持する保持部材であり、ボール５０４と接している。マグネット５０７は、シフト部材５０６に取り付けられており、光軸方向においてコイル５０２と対峙している。ヨーク５０８は、マグネット５０７と接合されている。

ベース部材５０１の対物側の外周部には、周方向において略等間隔に、且つ、径方向を外側へ向けて延設された延設部であるバネ掛け部５１１（適宜図７参照）が３カ所に設けられている。同様に、シフト部材５０６の対物側の外周部には、周方向において略等間隔に、バネ掛け部５１６（適宜図７参照）が３カ所に設けられている。３個のバネ５０９は、端部に第１のフックと第２のフックを有する弾性の引っ張りバネである。バネ５０９の第１のフックはベース部材５０１のバネ掛け部５１１に係止され、バネ５０９の第２のフックはシフト部材５０６のバネ掛け部５１６に係止される。なお、３個のバネ５０９はそれぞれ、バネ５０９の長手方向が光軸と７５°の角度を成すように配置されている（適宜図７参照）。これによりシフト部材５０６は、ベース部材５０１に付勢され、且つ、バネ５０９の引張力の釣り合い位置に配置される。

また、レンズ制御部１０４がコイル５０２に電流を流すことでボイスコイル方式アクチュエータとしてシフト部材５０６をベース部材５０１に対して光軸と直交するＸＹ平面内で移動させることができる。つまり、シフト部材５０６に保持されたシフトレンズ１１２を光軸と直交する平面内で移動させることにより、像振れを低減させることができる。

浮き止め部材５１０は、シフト部材５０６の光軸方向への浮き上がりを規制する。これにより、落下衝撃等によるシフト部材５０６の不用意な移動は低減される。

図７（ａ）は、像振れ補正装置２５０及びその近傍の部品の正面図（対物側から見た図）である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す矢視Ａ－Ａでの断面図である。なお、図７（ａ），（ｂ）では浮き止め部材５１０は不図示となっている。

図７（ａ）に示されるように、ベース部材５０１のバネ掛け部５１１は、径方向において直進ガイド１２３と重なるように配置されている。なお、径方向において重なるとは、光軸方向から見た場合に重なるこという。また、図７（ｂ）に示すように、ベース部材５０１のバネ掛け部５１１は、直進案内溝１２７の中に配置されている。こうして、直進案内筒１０７の内径をベース部材５０１のバネ掛け部５１１よりも内側に設定することにより、光軸を中心としたレンズ鏡筒１０１の短径化が実現されている。

また、ベース部材５０１のバネ掛け部５１１は、レンズ鏡筒１０１の径方向において、シフト部材５０６のバネ掛け部５１６よりも外周側に設けられている。シフト部材５０６のバネ掛け部５１６はシフト部材５０６から延設されており、シフト部材５０６は光軸と直交するＸＹ平面内で移動可能であるため、バネ掛け部５１６もシフト部材５０６のＸＹ平面内での移動に伴ってＸＹ平面内で移動する。そのため、仮に、シフト部材５０６のバネ掛け部５１６を直進案内溝１２７の中に配置した場合、直進案内溝１２７の幅をバネ掛け部５１６の移動スペースが確保される幅に設定する必要がある。

これに対して、ベース部材５０１は光軸と直交する方向に移動することはないため、ベース部材５０１から径方向外側へ向けて延設されているバネ掛け部５１１も、光軸と直交する方向に移動することはない。そのため、ベース部材５０１のバネ掛け部５１１を直進案内溝１２７の中に配置した場合、バネ掛け部５１１の光軸と直交する平面内での移動を考慮したスペースを確保する必要がない。よって、ベース部材５０１のバネ掛け部５１１を直進案内溝１２７の中に配置した場合には、シフト部材５０６のバネ掛け部５１６を直進案内溝１２７の中に配置する場合と比較して、直進案内溝１２７の幅を狭くすることが可能となる。これにより、直進案内筒１０７の短径化を実現しつつ、機械的強度の低下を抑制することができるという効果も得られる。

図８（ａ）は、像振れ補正装置２５０及びその近傍の部品の正面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す矢視Ｂ－Ｂでの断面図である。図７（ａ），（ｂ）では浮き止め部材５１０を不図示としたが、図８（ａ），（ｂ）は浮き止め部材５１０を示した図となっている。

図８（ａ）に示されるように、浮き止め部材５１０には、浮き止め部材５１０から直進案内溝１２７を覆うように延設された延設部５２０が設けられている。そして、延設部５２０は、径方向においてバネ５０９及びベース部材５０１のバネ掛け部５１１と重なる位置に設けられている。また、図８（ｂ）に示されるように、延設部５２０は、直進案内溝１２７の中に配置されており、バネ５０９とベース部材５０１のバネ掛け部５１１を直進ガイド１２３とで光軸方向において挟み込むように配置されている。このように構成することにより、直進案内溝１２７を通って撮像素子１６へ至る迷光やバネ５０９で反射して撮像素子１６へ至る迷光を低減させることができる。

次に、ズーム操作環１０３に設けられたクリック機構について説明する。図９（ａ）は、ズーム操作環１０３と固定筒１０９の境界近傍の側面断面図である。図９（ｂ）は、光軸中心から見た場合の下面断面図（ＺＸ断面図）である。図９（ａ），（ｂ）は共にレンズ鏡筒１０１が広角端の近傍にある状態でのクリック機構６００の構造を示しており、各図の右側が撮像素子１６側であり、左側が対物側である。

固定筒１０９は、ピン部材６０１を光軸方向に直進移動可能に保持している。ピン部材６０１の先端（被写体側）の側面はテーパー状に形成されている。また、ピン部材６０１はスリーブ形状を有しており、その内側に付勢部材としての圧縮コイルバネ６０２が挿入されている。圧縮コイルバネ６０２の一端は固定筒１０９に当接しており、固定筒１０９からの反力を受けてピン部材６０１をズーム操作環１０３に向けて付勢している。一方、ズーム操作環１０３の内周面には、光軸からの半径が光軸からピン部材６０１までの半径と同一となる位置に、テーパー状の突起部１０３ａが設けられている。

よって、ズーム操作環１０３が回転操作されると、テーパー状の突起部１０３ａとピン部材６０１のテーパー状の先端とが当接し、その際に回転を止める力が生じる。この力に抗してズーム操作環１０３が更に回転操作されると、突起部１０３ａに沿ってピン部材６０１が光軸方向に移動し、ピン部材６０１の先端が突起部１０３ａを乗り越える。その際に圧縮コイルバネ６０２の付勢力が回転操作への負荷となってクリック感が生じる。

なお、クリック機構６００では、テーパー状の突起部１０３ａと、ピン部材６０１のテーパー状の先端の角度と、圧縮コイルバネ６０２の付勢力と、を変えることにより、ズーム操作環１０３の回転操作に好適なクリック感を設定することができる。こうしてズーム操作環１０３にクリック感を付与することにより、ユーザはズーム操作環１０３の位相境界を容易に認識することができる。

次に、ズーム操作環１０３の回転操作による位相と回転操作トルクの関係について説明する。図１０は、直進案内筒１０７及びズーム操作環１０３の展開図と、ズーム操作環１０３の位相に対する回転操作トルクの変化を示す図である。図１０では、横軸にズーム操作環１０３の位相が取られており、位相に対するズーム操作環１０３及びカム筒１０８の動きが模式的に示されている。図１０では、ピン部材６０１がズーム操作環１０３の回転と共に動くように示されているが、実際には、ピン部材６０１と直進案内筒１０７の位相は固定筒１０９により固定されている。

ズーム操作環１０３の回転操作による位相は、望遠端から広角端までの撮影領域と、広角端から沈胴端までの非撮影領域に分かれている。直進案内筒１０７のカム溝１０７ａは、撮影領域の全域において、光軸と直交する方向と平行に延びている。また、直進案内筒１０７のカム溝１０７ａは、非撮影領域において、光軸と直交する方向と平行に延びる第１の区間Ｉと、光軸と直交する方向に対して所定の傾きを有する第２の区間ＩＩを有する。第２の区間ＩＩは、非撮影領域において広角端の近傍に設けられており、カムフォロワ１０８ａが第２の区間ＩＩを通過する際に、カム筒１０８は光軸方向に進退する。その際のカム筒１０８の光軸方向への移動量は、第２の区間ＩＩの傾きと位相によって決まる。

なお、前述したように、カム筒１０８はズーム操作環１０３と連結されている。そのため、カム筒１０８は、ズーム操作環１０３の回転操作に伴って、カム溝１０７ａとカムフォロワ１０８ａとの摺動可能な嵌合に従って、光軸を中心として回転しつつ光軸方向へ進退する。よって、カムフォロワ１０８ａの位置は、ズーム操作環１０３の位相に同期して変化する。

ズーム操作環１０３の突起部１０３ａは、広角端と沈胴端の位相に設けられている。広角端の突起部１０３ａは、広角端から沈胴端に向けて隆起しており、望遠端の位相に設けられた回転係止部（不図示）と共に撮影領域を区切っている。沈胴端の突起部１０３ａは互いに向き合うように２つ設けられており、１つは沈胴端側から広角端側へ向かう方向へ隆起しており、もう１つはその逆方向に隆起している。

ピン部材６０１は、撮影領域では固定筒１０９によって光軸方向での移動が規制されており、ピン部材６０１の先端部とズーム操作環１０３の平面部との間には隙間が生じた状態で維持される。一方、非撮影領域では、ピン部材６０１の先端部はズーム操作環１０３の平面部と常に接触する。

続いて、ズーム操作環１０３が望遠端から沈胴端に向けて回転操作された場合の回転操作トルクの変化について説明する。前述の通り、撮影領域ではズーム操作環１０３とピン部材６０１は接触しておらず、ズーム操作環１０３連動して回転するカム筒１０８もカム溝１０７ａは撮影領域の全域で光軸と直交する方向と平行に延びているため、負荷は殆ど発生しない。そのため、撮影領域で発生する回転操作トルクは非常に小さなものとなる。

広角端ではピン部材６０１が突起部１０３ａに当接して突起部１０３ａを乗り越えるための負荷（圧縮コイルバネ６０２を縮ませる力）が発生するため、大きな回転操作トルクが発生する。

非撮影領域の広角端近傍では、ピン部材６０１の先端部とズーム操作環１０３の平面部との接触による負荷が発生すると共に、カムフォロワ１０８ａが第２の区間ＩＩを通過する際に負荷が発生するため、比較的大きな回転操作トルクが発生する。その後の非撮影領域（第１の区間Ｉ）では、ピン部材６０１の先端部とズーム操作環１０３の平面部との接触による負荷が発生するが、カムフォロワ１０８ａが第１の区間Ｉを通過する際の負荷は殆ど発生しない。そのため、第１の区間Ｉでの回転操作トルクは、第２の区間ＩＩの回転操作トルクよりも小さくなるが、撮影領域での回転操作トルクよりは大きくなる。

沈胴端では、ピン部材６０１の先端部が互いに向き合うように設けられた２つの突起部１０３ａの間に嵌まり込み、ズーム操作環１０３の回転を止める。これにより、ズーム操作環１０３は沈胴端で位相が固定され、非撮影時の収納状態（沈胴状態）でロックすることができる。

レンズ鏡筒１０１の沈胴端（収納状態）での全長を短尺化するためにカム筒１０８を光軸方向へ大きく移動させつつ第２の区間ＩＩの範囲を可能な限り小さくしてカム溝１０７ａ及びその周辺のレイアウト効率を高めると、第２の区間ＩＩの傾きがより大きくなる。その結果、非撮影領域の広角端近傍で大きな回転操作トルクが発生する。そこで、広角端で発生する回転操作トルクが、非撮影領域の広角端近傍での回転操作トルクよりも大きくなるように、クリック機構６００のクリック感を設定する。これにより、ユーザは、ズーム操作環１０３を操作した際に、撮影領域と非撮影領域との境界を正確に認識することができる。

ズーム操作環１０３が沈胴端から望遠端に向けて回転操作された際に、ピン部材６０１が突起部１０３ａを乗り越える際の負荷が発生することで大きな回転操作トルクが発生する位相は沈胴端のみであり、それ以外の位相では大きな回転操作トルクは発生しない。また、非撮影領域の広角端近傍で回転操作トルクが大きくなり、撮影領域で回転操作トルクが小さくなることで、ユーザは非撮影領域と撮影領域の境界を認識することできる。こうして、ユーザは、非撮影領域から撮影領域へスムーズにズーム操作環１０３を操作することができる。

次に、直進筒１１７とズーム検出部１０６の位置関係について説明する。図１１（ａ）は、レンズ鏡筒１０１が望遠端にある状態でのレンズ鏡筒１０１の部分的な側面断面図である。図１１（ｂ）は、レンズ鏡筒１０１が沈胴端にある状態でのレンズ鏡筒１０１の部分的な側面断面図である。

第１のズーム群１１１は直進筒１１７に保持されており、直進筒１１７は直進案内筒１０７によって光軸方向に移動可能に保持されている。ズーム操作環１０３は、回転摺動部１０３ｂにより、光軸を中心として回転可能に固定筒１０９に保持されている。ズーム操作環１０３が回転操作されると、ズーム操作環１０３に連結されたカム筒１０８が回転する。このとき、カム筒１０８の外周に設けられたカム溝（不図示）と直進筒１１７のカムフォロワが嵌合しているため、カム筒１０８の回転に伴って直進筒１１７が光軸方向に直進移動する。

ズーム検出部１０６には、本実施形態では、リニアポテンショメータが用いられているものとする。そのため、以下の説明では、ズーム検出部１０６をリニアポテンショメータ１０６と言い替える。

リニアポテンショメータ１０６は、位置検出方向が光軸方向と略平行になるように不図示のネジ等で固定筒１０９に固定されている。リニアポテンショメータ１０６は光軸と平行な方向に移動可能な検出突起部１０６ｃを有しており、検出突起部１０６ｃの位置に応じてレンズ制御部１０４に出力される信号が変化する。検出突起部１０６ｃは、ズーム操作環１０３の内周に設けられたカム溝１０３ｃと摺動可能に嵌合しており、よって、ズーム操作環１０３の回転角度が検出突起部１０６ｃの直進移動量に変換される。

レンズ鏡筒１０１の径方向においてリニアポテンショメータ１０６は直進筒１１７よりも外側に配置されており、リニアポテンショメータ１０６と直進筒１１７は径方向で重ならない位置関係にある。そして、図１１（ａ）に示されるように望遠端では、直進筒１１７に保持された第１のズーム群１１１は光軸方向において最も対物側に移動している。つまり、望遠端では直進筒１１７は最も前方（対物側）へ移動しており、この状態で直進筒１１７の後端１１７ａ（光軸方向における撮像素子１６側の端部）はリニアポテンショメータ１０６の前端１０６ａよりも前方に位置している。また、図１１（ｂ）に示されるように沈胴端では、光軸方向において第１のズーム群１１１が最も撮像素子１６側へ移動している。つまり、沈胴端では直進筒１１７は最も後方（撮像素子１６側）へ移動しており、この状態で直進筒１１７の後端１１７ａはリニアポテンショメータ１０６の後端１０６ｂよりも後方に位置している。

よって、直進筒１１７の移動量をリニアポテンショメータ１０６の全長を超えて検出することができるため、リニアポテンショメータ１０６に制約されずに沈胴時の全長をレンズ間隔の限界まで短くすることができる。また、リニアポテンショメータ１０６と直進筒１１７は径方向では重ならないため、直進筒１１７を切り欠く必要がない。そのため、固定筒１０９とコントロール操作環１１８の前端は、直進筒１１７が最も被写体側へ移動した状態での後端１１７ａより僅かに前方へ位置していればよい。その結果、固定筒１０９の全長を伸ばす必要がないので、直進筒１１７の沈胴時の後方への移動量を更に増やすことができる。

続いて、コントロール操作環１１８と、コントロール操作環１１８の回転量と回転方向を検出する回転検出部７０１の位置関係について説明する。図１２は、レンズ鏡筒１０１が沈胴端にある状態でのレンズ鏡筒１０１の部分的な側面断面図である。

コントロール操作環１１８は、固定筒１０９に回転可能に保持されている。コントロール操作環１１８の内径側には、回転量と回転方向を検出する回転検出部７０１が設けられている。回転検出部７０１は、被検出部として、コントロール操作環１１８の内周を一周するように敷設された櫛歯状の遮光凹凸部１１８ａを有する。また、回転検出部７０１は、検出センサとして、固定筒１０９に保持されて、光軸方向において遮光凹凸部１１８ａを挟むように配置された２つの透過式のフォトインタラプタ７０１ａを有する。フォトインタラプタ７０１ａは、発光部と受光部の間を遮光凹凸部１１８ａが横切ることで受光部が受光する光の変化を信号として出力し、この出力信号からコントロール操作環１１８の回転量を検知する。その際、遮光凹凸部１１８ａのピッチと２つのフォトインタラプタ７０１ａのピッチに位相差を設けることによって、コントロール操作環１１８の回転方向を検出することができる。

図１３は、レンズ鏡筒１０１が沈胴端にある状態での部分的な側面図である。回転検出部７０１の２つのフォトインタラプタ７０１ａとリニアポテンショメータ１０６は、光軸中心から、光軸を含むＺＸ面を基準として、異なる角度となる位置に設けられている。また、光軸方向において２つのフォトインタラプタ７０１ａの後端は、リニアポテンショメータ１０６の光軸方向前端部よりも光軸方向後方に位置している。つまり、フォトインタラプタ７０１ａとリニアポテンショメータ１０６はそれぞれ、一部が光軸方向において重なる位置に配置されている。

ここで、図１１に示されるように、リニアポテンショメータ１０６は、光軸方向においてズーム操作環１０３及びコントロール操作環１１８と重なる位置に設けられている。また、コントロール操作環１１８と遮光凹凸部１１８ａは、リニアポテンショメータ１０６の前端１０６ａの前方を回転方向に横切るように配置されており、光軸方向から見た場合に遮光凹凸部１１８ａとリニアポテンショメータ１０６は一部が重なっている。

このように、リニアポテンショメータ１０６とコントロール操作環１１８の回転検出部７０１を光軸方向において少なくとも一部が重なるように配置することにより、固定筒１０９の全長を短尺化することが可能となる。これにより、固定筒１０９に保持されるコントロール操作環１１８の位置を撮像素子１６側へ近付けることができことで、直進筒１１７の沈胴時の被写体像側への移動量を増やすことができる。また、リニアポテンショメータ１０６と遮光凹凸部１１８ａとは、光軸方向では重なっていない（径方向から見て重なっていない）ため、レンズ鏡筒１０１の外径を広げる必要もない。

上記説明の通りに、本発明によれば、操作性を低下させることなく小型化（短径化と短尺化）されたレンズ鏡筒１０１の提供が可能となる。なお、レンズ鏡筒１０１の構成及び各部材等は、上記の機能が得られる限りにおいて、限定されない。例えば、バネ５０９に代えて、ゴム等の弾性部材を用いてもよいし、コイル５０２をシフト部材５０６に取り付けて、マグネット５０７をベース部材５０１に取り付けた構成としてもよい。また、圧縮コイルバネ６０２に代えて板バネを用いてもよいし、ピン部材６０１は固定筒１０９によって光軸中心から外方へ向けて直進移動可能に保持してもよい。更に、第２の区間ＩＩを非撮影領域の沈胴端の近傍に設けてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。更に、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

１ デジタルカメラ
１０１ レンズ鏡筒
１０３ ズーム操作環
１０６ リニアポテンショメータ
１０７ 直進案内筒
１０８ カム筒
１０９ 固定筒
１１１ 第１のズーム群
１１２ シフトレンズ
１１７ 直進筒
１１８ コントロール操作環
１１８ａ 遮光凹凸部
２５０ 像振れ補正装置
５０１ ベース部材
５０６ シフト部材
５１１ バネ掛け部
７０１ 回転検出部
７０１ａ フォトインタラプタ

Claims (6)

1. 光学素子を保持して光軸方向へ移動可能な直進筒と、
   前記直進筒を前記光軸方向へ駆動する第１の回転操作環と、
   前記第１の回転操作環を回転可能に保持する固定筒と、
   前記固定筒に保持され、前記第１の回転操作環の回転角度を検知する直動型変位センサと、
   前記固定筒に回転可能に保持された第２の回転操作環と、
   前記第２の回転操作環の内周を一周するように敷設された被検出部と、
   前記固定筒に保持され、前記光軸を中心とした前記被検出部の回転を検出することにより前記第２の回転操作環の回転量と回転方向を検出する検出センサと、を備え、
   前記直動型変位センサは、位置検出方向が前記光軸方向と略平行になるように配置され、且つ、前記光軸方向から見た場合と前記光軸方向と直交する方向から見た場合とで共に前記第１の回転操作環および前記第２の回転操作環と少なくとも一部で重なるように配置され、
   前記被検出部の少なくとも一部は、前記光軸方向から見た場合に前記直動型変位センサと重なり、
   前記検出センサの少なくとも一部は、前記光軸方向と直交する方向から見た場合に前記直動型変位センサと重なり、
   前記直進筒が最も後方に移動した状態で、前記直進筒の後端が前記直動型変位センサの後端よりも後方に位置することを特徴とする光学機器。
2. 前記直進筒が最も前方に移動した状態において、前記直進筒の後端が前記直動型変位センサの前端より前方に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記直動型変位センサは前記光軸方向での位置に応じた信号を出力する検出突起部を有し、
   前記検出突起部は、前記第１の回転操作環の内周に設けられたカム溝と摺動可能に嵌合し、前記第１の回転操作環の回転に伴って前記カム溝に沿って前記光軸方向に移動することで前記第１の回転操作環の回転角度を前記光軸方向の直進移動量に変換することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記直動型変位センサは抵抗式リニアポテンショメータであること特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記検出センサはフォトインタラプタであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学機器。
6. 像振れ補正装置と、
   前記像振れ補正装置を、前記光軸を中心とした回転を規制しつつ前記光軸方向に移動可能に保持すると共に、前記直進筒を前記光軸方向に移動可能に案内する直進案内筒と、を備え、
   前記像振れ補正装置は、
   略円筒形状を有するベース部材と、
   レンズを保持する保持部材と、
   前記ベース部材と前記保持部材の間に配置された転動部材と、
   前記保持部材を前記光軸と直交する平面内で移動させる駆動手段と、を有し、
   前記ベース部材は、外周から径方向を外側へ向けて延設された延設部を有し、
   前記直進案内筒は、その内周面に前記像振れ補正装置を前記光軸方向に案内する直進案内溝を有し、
   前記延設部が前記直進案内溝の中に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学機器。