JP3663742B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合焦用光学系のズーミング動作及びフォーカシング動作を共通して規定するカム溝とそのカム溝に係合するカムピンを１組のみ用い、合焦用光学系を駆動するレンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のレンズ鏡筒は、光学系の少なくと一部を光軸方向に前後移動させることにより焦点距離を変化させ、そのレンズ鏡筒を通して見られる画像の倍率を調整してる。
このようなレンズ鏡筒では、調整できる倍率の範囲が広いほど光学系が移動する距離は長くなる。つまり、焦点距離の範囲が３５ｍｍ〜７０ｍｍのレンズ鏡筒よりも、２８ｍｍ〜８０ｍｍのレンズ鏡筒の方が、その外形が光軸方向に伸縮する程度が大きい。また、焦点距離の範囲が３５ｍｍ〜７０ｍｍのレンズ鏡筒よりも、７０ｍｍ〜１０５ｍｍのレンズ鏡筒の方が、すなわち、焦点距離の変化量が同じであっても焦点距離が大きく高倍率であるレンズ鏡筒の方が、光学系の移動量が大きい。
【０００３】
一方、上記光学系のさらに一部は、上述の焦点距離調整のための動作の他に、外部からの合焦操作に従い合焦動作をも行う（以下、この光学系を「合焦用光学系」という）。一般に、合焦用光学系を駆動する駆動機構は、光学系を支持するレンズ移動枠と、レンズ移動枠に設置されたカムピンと、そのカムピンの光軸方向の位置を規定するカム溝と、光軸に平行な案内溝を有し、その案内溝に上記カムピンの先端を係合させているフォーカスリング（駆動部材）とから構成されている。この駆動機構では、フォーカスリングを手動又は自動で回転させると、その回転方向の動力は、カムピンとカム溝によって光軸方向の動力に変換されたうえ、カムピンを介してレンズ移動枠に伝達される。この結果、レンズ移動枠は、光軸方向に移動し合焦が行われる。
【０００４】
これまで、この種のレンズ鏡筒は、レンズ群の移動量が小さく、レンズ鏡筒の外形をコンパクトにすることが可能である低倍率のものが主に生産されていた。これに対し、近年は、低倍率から高倍率まで広い範囲にわたって焦点距離を変化させることが可能なレンズ鏡筒に対する要求が高まっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のレンズ鏡筒では、焦点距離が調整可能である範囲を広くすると、上述したように焦点距離調整にともなう光学系の移動量が大きくなり、合焦用光学系がレンズ鏡筒の前方へ大きく移動する。そのために、合焦用光学系の動きに合わせて上記フォーカスリングに設けた案内溝もレンズ鏡筒前方へ長くする必要があり、この結果、フォーカスリングの光軸方向長さが増大し、レンズ鏡筒がコンパクトな形状にならないという問題があった。
【０００６】
これに対し、本願出願人は、特願平７−１４２７６９において、広い範囲で焦点距離を調整可能でありながら、その形状がコンパクトであるレンズ鏡筒を提案し、上記問題の解決している。
図２は、特願平７−１４２７６９において開示されたズームレンズ鏡筒（以下「前実施形態」という）の断面図である。図２（Ａ）は、ズームレンズ鏡筒が各レンズ群を後方に引いたときの断面図を示している。また、図２（Ｂ）は、そのズームレンズ鏡筒で用いているキー部材の部分側面図である。
【０００７】
固定筒１０は、カム筒２０その他の構成要素を支持する枠体であり、本レンズ鏡筒をカメラボディに取り付けるためのマウント部１２を備えた後部１１と、その後部１１より前方に位置し、その中心軸がレンズ鏡筒の光軸と一致している大径部１３及び中径部１５とを有している。大径部１３は、ズームリング８０及びフォーカスリング１００等をその外周面及び先端部において支持するための部位である。また、中径部１５は、カム筒２０及び第四群レンズ移動枠６０等を支持するための部位であり、その内周面にカム溝１７及び光軸と平行な案内溝１６を備えている。案内溝１６は、焦点距離の調整操作時に、光軸を中心とした回転運動を禁止し、光軸に沿った前後運動のみをするように第三群レンズ移動枠５０を案内するためのものである。一方、カム溝１７は、カム筒２０の光軸方向の位置を規定するためのものである。
【０００８】
カム筒２０は、ズームリング８０より駆動力を得て、４つのレンズ移動枠３０、４０、５０、６０を駆動するためのものである。カム筒２０は、中心軸が同一な３つの環状体、すなわち、大径部２１、中径部２４及び小径部２５より構成される。大径部２１と中径部２４は後端部において、中径部２４と小径部２５は先端部において互いに繋がっており、全体として１部材となっている。したがって、図中にみられるカム筒２０の断面は、Ｓ字と逆Ｓ字とが光軸を中心に向かい合った形状となっている。カム筒２０は、その小径部２５の外周面が固定筒１０の中径部１５内周面に嵌合するように、また、大径部２１及び中径部２４が固定筒１０の大径部１３と中径部１５の間に位置するようにレンズ鏡筒内に配置してある。
【０００９】
カム筒２０の大径部２１は、カム筒２０の回転運動を第一群レンズ移動枠３０に伝達する光軸と平行な案内溝２２をその内周面に備えている。一方、外周面後端には、ピン２３を設置している。ピン２３は、固定筒１０に設けてある逃げ溝１４を貫通しており、その先端部は、ズームリング８０の内周面に光軸と平行に設けてある案内溝８１に嵌合している。これにより、カム筒２０は、ピン２３及び案内溝８１を介して、ズームリング８０より回転方向の駆動力を伝達される。
【００１０】
カム筒２０の小径部２５は、３つのカム溝２６、２７及び２８を備えている。カム溝２６は、第四群レンズ移動枠６０の光軸方向の位置を規定するためのカム溝であり、カム筒２０と第四群レンズ移動枠６０は、カム溝２６とカムピン６３を介して係合している。一方、カム溝２７は、第三群レンズ移動枠５０の光軸方向の位置を規定するためのカム溝である。カム溝２７には、第四群レンズ移動枠６０に光軸に平行に設けてある逃げ溝６４を貫通しているカムピン５４の先端部が嵌合している。ここで、カムピン５４は、三群レンズ移動枠５０に設置してあり、カム筒２０の回転運動は、カム溝２７とこのカムピン５４によって光軸方向の直進運動に変換されて第三群レンズ移動枠５０に伝達される。カム溝２８は、第二群レンズ移動枠４０の光軸方向の位置を規定するためのものである。カム溝２８には、第二群レンズ移動枠４０の外周面に設置され、第三群レンズ移動枠５０の逃げ溝５７及び第四群レンズ移動枠６０の逃げ溝６５を貫通しているカムピン４２が嵌合しており、これにより、第二群レンズ移動枠４０へ光軸方向の駆動力を伝達可能にしている。
さらに、小径部２５は、その後端部外周にカムピン２９を設置しており、カムピン２９は、その先端部を固定筒１０のカム溝１７に嵌合させている。これにより、カム筒２０は、カム溝１７の形状に対応してレンズ鏡筒内を光軸方向に移動する。
【００１１】
第一群レンズ移動枠３０は、第一群レンズＬ１を光軸方向に位置決めするための枠体である。第一群レンズ移動枠３０は、その先端部内周面において第一群レンズＬ１を支持しており、また、第一群レンズＬ１を支持している部位より後方に円筒部３１を有している。円筒部３１の光軸方向長さは、カム筒２０の大径部２１の長さと等しく、後述する第一群レンズ移動枠３０がカム筒２０に対して光軸方向に相対移動する長さに等しい。また、円筒部３１は、内周面にカム溝３２を、後端部外周にピン３３をそれぞれ備えている。カム溝３２には、第三群レンズ移動枠５０の外周面に設置してあるカムピン５６がその先端部を嵌合させており、これにより、第一群レンズ移動枠３０が回転運動すると、第一群レンズ移動枠３０と第三群レンズ移動枠５０が光軸方向に相対運動をする。また、ピン３３は、その先端部をカム筒２０の案内溝２２に嵌合させている。したがって、第一群レンズ移動枠３０は、ピン３３を介してカム筒２０から第一群レンズ移動枠３０へ光軸を中心とした回転方向の駆動力を伝達され、また、カム筒２０に対して光軸方向に滑らかに相対運動することが可能となっている。
【００１２】
第二群レンズ移動枠４０は、第二群レンズＬ２を光軸方向に位置決めするための枠体である。第二群レンズ移動枠４０は、その内周面に第二群レンズＬ２を支持しており、また、後端部外周面にカムピン４２を設置している。前述のようにカムピン４２は、カム筒２０のカム溝２８に嵌合している。したがって、カム筒２０が光軸方向の直進運動、又は、光軸を中心とした回転運動をすると、第二群レンズ移動枠４０は、カム溝２８及びカムピン４２を介して光軸方向へ駆動される。
【００１３】
第三群レンズ移動枠５０は、第三群レンズＬ３を光軸方向に位置決めするための枠体であり、後端部５１、円筒部５２及び先端部５５の３つの部位よりなる。後端部５１は、その内周面において第三群レンズＬ３を支持しており、また、その外周面にカムピン５４を設置している。カムピン５４は、第四群レンズ移動枠６０の逃げ溝６４とカム筒２０のカム溝２７を貫通して、その先端部を固定筒１０の案内溝１６に挿入している。したがって、第三群レンズ移動枠５０は、レンズ鏡筒内で回転運動することを案内溝１６によって禁止され、光軸方向の直進運動のみを行う。
円筒部５２は、内周面において第二群レンズ移動枠４０の外周面と嵌合しており、また、第二群レンズ移動枠４０に設置してあるカムピン４２を通すための逃げ溝５７を備えている。さらに、円筒部５２は、光軸と平行な溝部５３を備えており、この溝部５３には、後述する第四群レンズ移動枠６０の突起部６２が嵌合している。
先端部５５は、外周面にカムピン５６を設置している。カムピン５６は、前述のように、第一群レンズ移動枠３０のカム溝３２と嵌合しており、カム溝３２とともに一群レンズ移動枠３０の回転運動を光軸方向の直進運動に変換する機能を果たしている。
【００１４】
第四群レンズ移動枠６０は、後端部内周面において第四群レンズＬ４を支持している枠体である。第四群レンズ移動枠６０は、第４群レンズＬ４を支持している部位より前方に伸びる円筒部６１を有し、円筒部６１の内周面において第三群レンズ移動枠５０の外周面と接するようにレンズ鏡筒内に配置してある。また、円筒部６１は、その内周面に、光軸と平行であり縦長の形状をした突起部６２を備えている。前述のように、突起部６２は、第三群レンズ移動枠５０に備えてある溝部５３と嵌合しており、これにより、第四群レンズ移動枠６０は、光軸を中心とした回転方向に第三群レンズ移動枠５０と一体となっている。ここで、第三群レンズ移動枠５０は、既に説明したように回転運動を行わないことから、第四群レンズ移動枠６０も回転方向に運動を行わない。
また、円筒部６１の後部外周面には、カムピン６３が設置してあり、カムピン６３は、その先端部をカム筒２０のカム溝２６に嵌合させている。したがって、第四群レンズ移動枠６０は、カム溝２６及びカムピン６３を介してカム筒２０から光軸方向の駆動力を受ける。
【００１５】
フォーカス中継筒７０は、カム筒２０の中径部２４内周面に設置してある円筒状部材であり、カム筒２０及び固定筒１０の両方に対し光軸を中心とした円周方向に相対運動をする部材である。フォーカス中継筒７０は、その後端部外周面にツバ部７３を有し、これを中径部２４の溝部２４ａと係合させている。また、フォーカス中継筒７０は、光軸に平行な案内溝７１を備えており、案内溝７１には、カムピン４２がその先端部を嵌合させている。したがって、フォーカス中継筒７０が回転運動をしない場合には、案内溝７１は、直進案内溝として機能し、カムピン４２を介して二群レンズ移動枠４０の運動方向を光軸方向に制限する。また、フォーカス中継筒７０が回転する場合には、その回転運動は、カムピン４２とカム溝２８によって光軸方向の回転移動運動に変換され、二群レンズ移動枠４０は、カム溝２８の形状に従い光軸方向に移動する。
【００１６】
ズームリング８０は、焦点距離の調整操作を行う場合に手動により回転操作を行う環状部材であり、固定筒１０の大径部１３外周面に回転可能に取り付けてある。ズームリング８０は、その内周面に光軸と平行な案内溝８１を備えている。案内溝８１には、ピン２３が嵌合しており、これにより、ズームリング８０が回転運動をすると、カム筒２０も一体となって回転する。
【００１７】
セグメントギアリング９０は、自動合焦を行うための駆動力を不図示のカメラボディから伝達される歯車部材であり、固定筒１０の大径部１３内周面に回転可能に設置してある。セグメントギアリング９０は、その内周面にセグメントギア９１を備え、セグメントギア９１は、図示していない駆動ギアと噛み合っている。また、セグメントギアリング９０は、駆動力を後述するキー部材１１０に伝達するための突起部９２をその外周面に設置している。
【００１８】
フォーカスリング１００は、合焦操作を行う場合に手動により回転操作を行う環状部材である。フォーカスリング１００は、固定筒１０の先端にバヨネット方式で嵌合しており、所定の角度を回転することが可能になっている。フォーカスリング１００の内周面には、フォーカスリング１００の回転運動をフォーカス中継筒７０に伝達するための部材であるキー部材１１０が、小ネジ１１５によって取り付けてある。
【００１９】
図２（Ｂ）に示すように、キー部材１１０は、フォーカスリング１００の内周面に固定される略円形の形状をしている環状部１１１と、そこから後方へ、光軸に対して平行に伸びている伸長部１１２とから構成されている。伸長部１１２は、その中央部分に光軸と平行な案内溝１１３を備えている。図２（Ａ）に示すように、案内溝１１３には、フォーカス中継筒７０の外周部に設置してあるカムピン７２の先端部が嵌合している。したがって、手動操作によりフォーカスリング１００を回転させると、その回転運動は、キー部材１１０及びカムピン７２を介してフォーカス中継筒７０に伝達され、フォーカス中継筒７０も回転する。さらに、フォーカス中継筒７０の回転運動は、カムピン４２とカム溝２８を介して第二群レンズ移動枠４０の光軸方向運動に変換され、合焦動作が行われる。なお、案内溝１１３は、フォーカス中継筒７０がカム筒２０と光軸方向に一体的に移動するために、その光軸方向の長さは、後述するカム筒２０の光軸方向の移動量Ｍと等しい長さとなっている。
【００２０】
また、キー部材１１０は、その後端に溝部１１４を備えており（図２（Ｂ））、溝部１１４には、セグメントギアリング９０の突起部９２が嵌合している。これにより、自動合焦時にセグメントギアリング９０が回転すると、その回転は、突起部９２及び溝部１１４を介してキー部材１１０に伝達される。この結果、フォーカス中継筒７０がセグメントギアリング９０に連動して回転運動をし、前述したのと同様にその回転運動は、二群レンズ移動枠４０の光軸方向運動に変換され、自動合焦が行われる。なお、このときフォーカスリング１００もキー部材１１０に連動することから、自動合焦機構の動作の様子は、レンズ鏡筒の外側より確認することができる。
【００２１】
次に、前実施形態の動作について説明する。
図４は、前実施形態を示す図であり、図４（Ａ）の上半分は、光学系を望遠画像撮影用に配置している（以下、「テレ状態」という）ときの様子を示し、図４（Ａ）の下半分は、ズームレンズ鏡筒が光学系を広角画像撮影用に配置している（以下、「ワイド状態」という）ときの様子を示している。さらに、図４（Ｂ）は、前実施形態で用いているキー部材の部分側面図を示している。また、図５及び図６は、前実施形態における各レンズ群の動きを説明するための図であり、図５は、逃げ溝１４、カム溝３２及び案内溝８１の展開図を示し、図６は、案内溝１６、カム溝１７、カム溝２６、カム溝２７及びカム溝２８の展開図を示している。なお、図５及び図６においては、紙面左側がレンズ鏡筒の前方に相当しており、一点鎖線Ｆは、レンズ鏡筒の光軸に平行な直線を表している。
【００２２】
はじめに、前実施形態において自動合焦モードにより合焦を行う場合について説明する。
自動合焦モードの場合は、カメラボディから図示を省略した公知の動力伝達機構を介して、図２に示すセグメントギアリング９０に回転方向の駆動力が伝達される。次に、その駆動力は、突起部９２からキー部材１１０へ、さらにキー部材１１０からカムピン７２を介してフォーカス中継筒７０へ伝達され、フォーカス中継筒７０を回転運動させる。フォーカス中継筒７０の案内溝７１には、カムピン４２の先端部が嵌合しているために、カムピン４２は、フォーカス中継筒７０に連動して回転運動を行い、カム溝２８内を移動する。
【００２３】
レンズ鏡筒がテレ状態にある場合には、カムピン４２は、図６に示すカム溝２８の上側を上下に移動する。このときのカムピン４２の最大回転角はθt であり、光軸方向の移動量はＡである。したがって、第二群レンズ移動枠４０も光軸方向に距離Ａの範囲内を移動し、合焦が行われる。
また、前実施形態のレンズ鏡筒をテレ状態からワイド状態に変えると、後述する動作によりカム筒２０が回転するために、カムピン４２は、カム溝２８の図中下側へ移動する。この状態で、上述した自動合焦を行うと、カムピン４２は、回転角θt と等しい回転角θw で示されるカム溝２８の領域中を移動する。この結果、第二群レンズ移動枠４０は、θw で表される領域の光軸方向長さＢだけ光軸方向に前後移動し、合焦が行われる。
【００２４】
一方、手動合焦モードにより合焦操作を行う場合には、フォーカスリング１００を手動により回転操作する。フォーカスリング１００の回転運動は、小ネジ１１５を介してキー部材１１０に伝達され、その後、自動合焦モードにおけるのと同じ機構及び動作により、第二群レンズ移動枠４０の光軸方向運動に変換され、合焦が行われる。
【００２５】
次に、焦点距離調整を行うときの前実施形態の動作について説明する。なお、説明を簡単にするために、以下においてフォーカス中継筒７０はカム筒２０に対して回転運動をせず、カムピン４２は、焦点距離調整に関する動作以外はしないものとする。
【００２６】
前実施形態では、レンズ鏡筒をワイド状態とする場合は、ズームリング８０をレンズ鏡筒の後方からみて時計回りに回転操作し、その回転運動を案内溝８１及びピン２３を介してカム筒２０に伝達し、同じ角度だけカム筒２０を回転させる。ズームリング８０を時計回りに回しきると、図６において、カムピン２９は、カム溝１７の図中上端に位置する。この結果、カム筒２０は、固定筒１０の中径部１５に対して最も後方に位置することになり、図４の下側に示されるようにレンズ鏡筒の外筒にその全部を収納される。
また、カムピン４２、５４、６３は、それぞれ図６に示すカム溝２８、２７、２６の下端に位置する。したがって、第二群レンズ移動枠４０は、カム筒２０に対して相対移動可能な範囲の中で最も前方に位置し、逆に第三群レンズ移動枠５０及び第四群レンズ移動枠６０は、最も後方に位置する（図４下側）。
【００２７】
一方、カム筒２０の後端に設置してあるピン２３は、図５に示す逃げ溝１４の上端、すなわち、ズームリング８０の後端に位置する。
他方、図５に示す第一群レンズ移動枠３０のカム溝３２は、カム筒２０の回転運動に連動することから、カムピン５６は、その下端に位置する。したがって、第一群レンズ移動枠３０は、カム筒２０に対して相対移動可能な範囲の中で、最も後方に位置し、図４下側に示すように、第一群レンズ移動枠３０の円筒部３１は、その全部をカム筒２０の大径部２１に収納される。
【００２８】
上記の状態からズームリング８０を反時計回りに回転操作をすると、前実施形態のレンズ鏡筒は、テレ状態へ移行する。ズームリング８０を反時計回りに回しきると、カムピン２９は、図６に示すカム溝１７の図中下端に移動する。この結果、カム筒２０は、固定筒１０の中径部１５に対して前方へ距離Ｍだけ繰り出され、図４の上側に示されるようにレンズ鏡筒の外筒から、その一部、特に大径部２１を前方に突出させる。同様にピン２３は、逃げ溝１４の下端に移動し（図５）、カム筒２０と同様に距離Ｍだけ前方へ移動して、ズームリング８０の前端に位置するようになる（図４）。なお、距離Ｍは、大径部２１の光軸方向長さより短く設定してあるために、上記動作中、大径部２１の後端は、常にレンズ鏡筒の外筒先端より後方に位置する。
【００２９】
また、カムピン４２、５４、６３は、それぞれ図６に示すカム溝２８、２７、２６の上端に移動する。このときに、第二群レンズ移動枠４０は、カム筒２０に対して距離ｍ２だけ後方に移動し、第三群レンズ移動枠５０及び第四群レンズ移動枠６０は、それぞれｍ３及びｍ４だけ前方に移動する。したがって、各レンズ移動枠４０、５０、６０が固定筒１０に対して移動する距離は、それぞれＭ−ｍ２、Ｍ＋ｍ３、Ｍ＋ｍ４となる。
【００３０】
一方、カムピン５６は、カム溝３２の上端に移動し、これにより、第一群レンズ移動枠３０は、第二群レンズ移動枠４０から距離ｍ１だけ前方へ繰り出される。言い換えると、第一群レンズ移動枠３０は、カム筒２０から距離（ｍ１＋ｍ３）だけ、また、固定筒１０から（Ｍ＋ｍ１＋ｍ３）だけ前方へ繰り出されることになる。この結果、図４の上側に示されるように、第一群レンズ移動枠３０は、その全部がレンズ鏡筒の外筒より前方に位置する。また、これら一連の動作により第一群レンズ移動枠３０とカム筒２０の係合位置、すなわち、ピン３３と案内溝２２が係合する位置は、案内溝２２の後端から前端へ移動する。
【００３１】
ところで、合焦動作を行うための駆動力を第二群レンズ移動枠４０に伝達するカムピン４２及びキー部材１１０に着目すると、カムピン４２の光軸方向への移動量は、（Ｍ−ｍ２＋Ｂ）であることが、図６に示すカム溝２８の形状から理解される。仮にカムピン４２が、フォーカス中継筒７０を介さずに直接キー部材１１０と係合するものとすれば、キー部材１１０の案内溝１１３は、図４に２点破線で表したように、少なくとも光軸方向の位置Ｐt 及びＰw を含むように、より長く、かつ、レンズ鏡筒のより前側に設けなければならない。しかし、この場合にキー部材１１０は、位置Ｐt において第一群レンズ移動枠３０と干渉するようになり、これを防止するためには、キー部材１１０の光軸からの高さ位置を増大させることが必要となる。この結果、レンズ鏡筒は、光軸方向に長く、また外径の大きい大型なものとなってしまう。
【００３２】
これに対し、前実施形態は、カムピン４２とキー部材１１０を直接係合させず、フォーカス中継筒７０及びカムピン７２を介して係合させており、これにより、カムピン７２とキー部材１１０の係合する光軸方向位置が、カムピン４２の光軸方向位置より後方となるようにしている。したがって、第二群レンズ移動枠４０の光軸方向移動に連動して、カムピン４２がレンズ鏡筒前方へ大きく移動した場合であっても、カムピン７２とキー部材１１０の係合位置は、レンズ鏡筒の中部にとどまる。
【００３３】
さらに、カムピン４２とフォーカス中継筒７０は、案内溝７１において互いに光軸方向の相対移動が可能であるように係合させてあることから、カムピン４２がカム筒２０に対してする相対移動は、全て案内溝７１において吸収される。したがって、カムピン７２の光軸方向移動量は、カムピン４２のそれより小さく、前実施形態では、カム筒２０の光軸方向移動量と同じＭであり、これに伴い、キー部材１１０の案内溝１１３の光軸方向長さもＭとなっている。
このように、特願平７−１４２７６９では、フォーカス中継筒７０等を新たに設けることにより、広範囲に焦点距離を変化させることが可能でありながら、外径がコンパクトなレンズ鏡筒を提供することを可能にするものである。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
前実施形態において、セグメントギヤリング９０から第二群レンズ移動枠４０に至るまでの自動合焦構では、セグメントギアリング９０の動力は一旦キー部材１１０に伝達され、その後カムピン７２を介してフォーカス中継筒７０に伝達されている。つまり、セグメントギヤリング９０の動力は、手動合焦機構の一部を介してフォーカス中継筒７０に伝達されている。このような機構を採用することにより、前実施形態は、部品を効率よく使用し、レンズ鏡筒を安価に製造することを可能としている。
【００３５】
しかし、前実施形態の機構では、セグメントギアリング９０の突起部９２とキー部材１１０との嵌合部、キー部材１１０とカムピン７２との嵌合部、さらには、フォーカス中継筒７０とカムピン４２との嵌合部の合わせて３カ所において部材間の遊びがある。したがって、自動合焦機構全体では、これら３カ所の遊びが累積し、比較的大きな遊びが存在する。自動合焦機構にこのような大きな遊びがある場合には、セグメントギヤリング９０と第二群レンズ移動枠４０のそれぞれの動作の間で誤差が大きくなり、自動合焦による合焦用レンズ（第二群レンズ）の位置決め精度が低下する。このために、前実施形態では、高精度で自動合焦を行うことが困難であるという問題があった。また、合焦用レンズの位置決め精度が低い場合には、自動合焦機構の１回の動作により合焦用レンズを合焦が得られる所定の位置に配置することが困難である。このために、前実施形態では、合焦が得られるまでに、自動合焦機構を繰り返し動作させなければならないことがあり、迅速な自動合焦が担保できないという問題もあった。
【００３６】
また、自動合焦機構の遊びの量は、その機構が同一であっても、それを構成する部品が異なると変わる。したがって、自動合焦機構の遊びには、レンズ鏡筒ごとにバラツキがある。このバラツキは、前実施形態のように自動合焦機構内の嵌合部の数が多い場合には、特に大きくなる。このために、前実施形態では、レンズ鏡筒ごとの自動合焦精度のバラツキが大きくなりやすく、均一な品質の製品を提供することが困難であるという問題があった。
【００３７】
一方、前実施形態では、合焦用レンズを駆動するためのカム溝２８及びカムピン４２を２組備えていた。すなわち、ズームリング８０の回転運動は、２組のカム溝２８とカムピン４２により光軸方向の運動に変換され、第二群レンズ移動枠４０に伝達されていた。このように、同一種類のカム溝−カムピンを２組備えた場合には、一方の組のカム溝−カムピンにおいて生じる遊びは、他方の組みによって打ち消されるという効果が得られる。したがって、一般にレンズ鏡筒では、同一種類のカム溝−カムピンを２組以上備えることにより、カム機構全体の遊びを小さく抑制している。
【００３８】
しかし、前実施形態では、調整可能な焦点距離の範囲をより大きくとる場合には、２組のカム溝２８及びカムピン４２を備えることができなくなる。これは、カム溝２８が、第二群レンズ移動枠４０の合焦動作と、焦点距離調整動作の双方を規定するカム溝であることに起因する。２つの機能を兼ねるカム溝２８は、例えば合焦動作のみを規定するカム溝と比較すると、円周方向により長い。特に、前実施形態のように、調整可能な焦点距離の範囲が大きなレンズ鏡筒では、カム溝２８は円周方向へ著しく長くなる。
【００３９】
一方、カム溝２８が円周方向に長くなると、カムピン４２を貫通させるための逃げ溝５７も円周方向に大きくなる。また、逃げ溝５７が設けられている第三群レンズ移動枠５０の強度は、逃げ溝５７が大きくなるに従い低下する。このために、逃げ溝５７がある程度以上に大きい場合（カム溝２８が長い場合）には、逃げ溝５７を１つに削減し、第三群レンズ移動枠５０が十分な強度を維持できるようにしなければならない。係る事情から、調整可能な焦点距離の範囲を大きくとるべく、カム溝２８を長くした場合には、前実施形態に備えることが可能なカム溝２８とカムピン４２の数は１組のみとなる。
【００４０】
このように、レンズ鏡筒に備えるカム溝２８とカムピン４２の数を１組とした場合には、その１組のカム溝−カムピンにおける遊びを打ち消す他のカム溝−カムピンが存在しない。このために、カム機構の遊びは、カム溝−カムピンを２組備えるときよりも大きくなる。この結果、前実施形態においてカム溝２８及びカムピン４２を１本のみ備えることとすると、自動合焦機構の遊びが大きくなり、前述と同様の理由により、自動合焦の精度が低下する、あるいは、迅速な自動合焦を行うことが困難になるという問題があった。
【００４１】
そこで、本発明の第一の課題は、外形がコンパクトでありながら広範囲に焦点距離を変更可能なレンズ鏡筒において、高精度で迅速な自動合焦を可能にすることである。
また、本発明の第二の課題は、合焦用光学系のズーミング動作及びフォーカシング動作を共通して規定するカム溝とそのカム溝に係合するカムピンを１組のみ用い、合焦用光学系を駆動するレンズ鏡筒において、自動合焦精度の低下を防止し、また、迅速な自動合焦を可能とすることにある。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、外部操作により、光軸中心に回転可能な手動駆動部（１００、１１０）と、動力源からの動力により光軸中心に回転可能な自動駆動部（９０）と、合焦用光学系のズーミング動作及びフォーカシング動作を共通して規定するカム溝（２８）と前記カム溝に係合するカムピン（４２）を１組用い、前記手動駆動部又は前記自動駆動部の回転運動を直進運動に変換して前記合焦用光学系を駆動する回転直進変換部（２０、４２、７０、７２）とを備え、前記手動駆動部、前記自動駆動部及び前記回転直進変換部は、相互に連動するレンズ鏡筒において、前記自動駆動部からの動力を前記手動駆動部を介さずに前記回転直進変換部に直接伝達する動力伝達部材（１２０）を有することを特徴とする。
【００４３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレンズ鏡筒おいて、前記回転直進変換部は、前記手動駆動部に係合する第１のカムピン（７２）と、前記合焦用光学系に光軸方向の駆動力を伝達する第２のカムピン（４２）と、前記第１及び第２のカムピンが、光軸方向に相対移動可能であって、回転方向に一体となるように光軸方向の異なる位置に配置され、前記第１のカムピンから前記第２のカムピンへ駆動力を中継する中継筒（７０）と、第１及び／又は第２のカムピンの前記回転方向の運動に伴って、第１及び／又は第２のカムピンを光軸方向に移動させるカム筒（２０）とを備え、前記動力伝達部は、前記中継筒に光軸方向へ相対運動可能に係合していることを特徴とする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して、本発明に係る実施形態について、さらに詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態であるレンズ鏡筒の断面図である。図１において、図２に示した特願平７−１４２７６９に開示されたレンズ鏡筒と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付している。また、以下において、図２について記載したものと重複する説明は、適宜省略する。
【００４６】
本実施形態は、特願平７−１４２７６９に開示されたレンズ鏡筒と比較した場合に、新たに連動キー１２０を備え、セグメントギアリング９０の回転運動を連動キー１２０を介してフォーカス中継筒７０に伝達する点において異なり、その他の構成は同一とするものである。
【００４７】
連動キー１２０は、光軸平行に配置された棒状部材であり、屈曲した一端をセグメントギアリング９０にねじ１２５により固定されている。セグメントギアリング９０に固定されていない方の一端を含む連動キー１２０の部位は、フォーカス中継等の直進溝７４に光軸方向の相対運動可能に嵌合している。ここで、直進溝７４は、フォーカス中継筒７０の内周面において、光軸に平行に備えられた溝部である。
【００４８】
このように連動キー１２０は、セグメントギアリング９０に一端を固定され、他端をフォーカス中継筒７０に係合させている。したがって、自動合焦動作時にセグメントギアリング９０が回転すると、その回転運動は連動キー１２０を介してフォーカス中継筒７０に伝達され、フォーカス中継筒７０はセグメントギアリング９０と一体となって光軸中心に回転する。さらに、フォーカス中継筒７０の回転運動は、カムピン４２に伝達され、カムピン４２及びカム溝２８によって光軸方向の直進運動に変換された後に、第二群レンズ移動枠４０に伝達される。
【００４９】
このように本実施形態では、新たに連動キー１２０を設けたので、セグメントギアリング９０からフォーカス中継筒７０に至るまでの経路（自動合焦機構）で部品間の遊びがある箇所は、連動キー１２０とフォーカス中継筒７０との嵌合部、及びフォーカス中継筒７０とカムピン４２との嵌合部の２カ所のみとなっている。すなわち、本実施形態の自動合焦機構では、特願平７−１４２７６９に開示されたレンズ鏡筒の自動合焦機構より遊びの存在する箇所が削減され、自動合焦機構全体の遊びの量が減少している。この結果、本実施形態では、自動合焦機構による第二群レンズ移動枠４０の光軸方向の位置決め精度が向上し、従来より高精度の自動合焦を実現することを可能としている。同時に、本実施形態では、繰り返し自動合焦機構を作動させることなく、迅速に自動合焦を達成することをも可能としてる。
【００５０】
また、自動合焦機構における遊びの存在する箇所が減少したことから、レンズ鏡筒間での自動合焦機構における遊びのバラツキが少なくなっている。したがって、本実施形態では、レンズ鏡筒ごとの自動合焦精度のバラツキが少なく、均一な品質の製品を容易に提供することが可能となっている。
さらに、本実施形態では、フォーカスリング１００から第二群レンズ移動枠４０に至るまでの手動合焦機構を変更することなく上記自動合焦機構の改良を行ったので、手動合焦については、従来通りの良好な操作性を維持しつつ上記効果を取得することを可能としている。
【００５１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態であるレンズ鏡筒の断面図である。本実施形態は、基本的な機構を第１実施形態と同一としながら、調整可能な焦点距離の範囲を第１実施形態よりさらに広く設定したレンズ鏡筒である。したがって、本実施形態では、カム溝２８の円周方向長さが第１実施形態のそれよりも長い。このために、前述した理由により、本実施形態ではカム溝２８及びカムピン４２を２組備えることができず、カム筒２０の回転運動は、１組のカム溝２８及びカムピン４２により光軸方向の直進運動に変換されて、第二群レンズ移動枠４０に伝達される。つまり、本実施形態は、カム溝２８及びカムピン４２を１組のみ備える点において第１実施形態と異なっている。
【００５２】
ここで、本実施形態における自動合焦時の動力伝達経路を特願平７−１４２７６９のそれと比較する。特願平７−１４２７６９では、前述のように、手動合焦機構の一部を介してセグメントギアリング９０の動力をフォーカス中継筒７０に伝達することとしているために、部品効率がよい機構を有し、安価に製造できるレンズ鏡筒となっている。
【００５３】
しかし、特願平７−１４２７６９の機構では、既に説明したように３カ所の嵌合部において遊びが存在する。したがって、仮に本実施形態と同じようにカムピン４２及びカム溝２８を１組に削減すると、この削減により増大するカム機構の遊びが、前述の３カ所の嵌合部における遊びにさらに加わることとなる。この結果、自動合焦機構全体の遊びが増大し、自動合焦の精度が低下するとともに、迅速な自動合焦を行えない恐れが生じる。
【００５４】
これに対して本実施形態では、連動キー１２０を設けているために、自動合焦機構が有する部品点数は、特願平７−１４２７６９のレンズ鏡筒より多くなっている。しかし、セグメントギアリング９０からフォーカス中継筒７０に至るまでの経路で遊びがある箇所は、連動キー１２０とフォーカス中継筒７０の嵌合部、及び、フォーカス中継筒７０とカムピン４２の嵌合部の２カ所に減少している。すなわち、本実施形態は、カムピン４２とカム溝２８を１組のみとしたことにより増大した遊びを自動合焦機構全体において打ち消すべく、部品効率を犠牲にしつつも嵌合部の個数を減らし、機構を最適化しているのである。この結果、本実施形態では、焦点調整が可能な範囲を従来以上に拡大したために、合焦用レンズ群を駆動するカム溝及びカムピンを１組しか備えられないにもかかわらず、自動合焦時における合焦精度の低下を防止し、また、迅速な自動合焦を可能としている。
【００５５】
また、本実施形態では、焦点距離の調整可能範囲の拡大に伴いカム筒２０の回転角が増大していることから、カムピン７２を貫通させるためにカム筒２０に設けられている逃げ溝も、第１実施形態より拡大している。このために本実施形態では、第１実施形態では２つ備えられていたカムピン７２の数を１つに制限し、カム筒２０に設けられる逃げ溝の総面積の増大を防止し、もってカム筒２０の強度を維持している。この結果、カムピン７２とキー部材１１０の案内溝１１３との嵌合部における遊びは、既にカム溝２８及びカムピン４２を例に説明したのと同様の理由から、特願平７−１４２７６９のレンズ鏡筒より増大している。しかし、本実施形態では、新たに連動キー１２０を設け、自動合焦用の動力が案内溝１１３とカムピン７２の嵌合部を経由しないこととしている。したがって、本実施形態では、カムピン７２と案内溝１１３との嵌合部における遊びが増大したにも関わらず、その影響が自動合焦機構に現れることはない。
【００５６】
なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、連動キー１２０がフォーカス中継筒７０と係合する部位を光軸に平行な直進溝（７４）とし、連動キー１２０とフォーカス中継筒７０が光軸方向に相対移動ができる状態としているので、特願平７−１４２７６９が奏する全ての効果を維持しつつ、それぞれの実施形態固有の効果をも奏することを可能としている。
【００５７】
すなわち、各々の実施形態では、ワイド状態においてカム筒２０の大径部２１は、その全部をレンズ鏡筒の外筒に収納され、また、第一群レンズ移動枠３０の円筒部３１は、その全部をカム筒２０の大径部２１に収納される。このために、各実施形態のレンズ鏡筒は、レンズ群をレンズ鏡筒の後方に引いた場合に、光軸方向の全長が短く、コンパクトな形状となる。
【００５８】
一方、各実施形態では、固定筒１０よりカム筒２０を繰り出し、そのカム筒２０より第三群レンズ移動枠５０を繰り出し、さらに第三群レンズ移動枠５０より第一群レンズ移動枠３０を繰り出す構成とすることにより、第一群レンズ移動枠３０の移動範囲を広くしている。この結果、各実施形態のレンズ鏡筒は、上述のようにコンパクトな形状をしていながら、広い範囲において焦点距離を変えることを可能としている。
【００５９】
また、各実施形態では、第二群レンズ移動枠４０とキー部材１１０をフォーカス中継筒７０及びカムピン７２を介して係合させたことから、カムピン７２とキー部材１１０の係合位置は、カムピン４２の位置によらず、光軸方向に自由に設定することが可能となっている。この結果、各実施形態は、レンズ鏡筒の設計の自由度が増大するという効果を得ている。また、各実施形態においては、カムピン７２とキー部材１１０の係合位置を第一群レンズ移動枠３０と干渉することのないレンズ鏡筒の後側に配置したことにより、レンズ鏡筒の光軸方向長さ及び外径を小さくできるという効果を得ている。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、請求項１に係る発明によれば、撮影光学系のズーミング動作及びフォーカシング動作を共通して規定するカム溝を１つのみ用いて合焦用の光学系を駆動するレンズ鏡筒において、自動合焦精度の低下を防止し、迅速な自動合焦を行うことが可能となった。請求項２に係る発明によれば、外形がコンパクトでありながら広範囲に焦点距離を変更可能なレンズ鏡筒において、請求項１に係る発明の効果を奏することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるレンズ鏡筒の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるレンズ鏡筒の断面図である。
【図３】特願平７−１４２７６９に記載された発明に係るレンズ鏡筒の断面図及びそのレンズ鏡筒に使用されるキー部材の部分側面図。
【図４】特願平７−１４２７６９に記載された発明に係るレンズ鏡筒がワイド状態及びテレ状態であるときの断面図、並びに、そのレンズ鏡筒に使用されるキー部材の部分側面図。
【図５】特願平７−１４２７６９に記載された発明に係るレンズ鏡筒に備えたカム溝の展開図。
【図６】特願平７−１４２７６９に記載された発明に係るレンズ鏡筒に備えた図５と異なるカム溝の展開図。
【符号の説明】
１０ 固定筒 ２０ カム筒
２８ カム溝 ３０ 第一群レンズ移動枠
４０ 第二群レンズ移動枠 ４２ カムピン
５０ 第三群レンズ移動枠 ６０ 第四群レンズ移動枠
７０ フォーカス中継筒 ７２ カムピン
８０ ズームリング ９０ セグメントギアリング
１００ フォーカスリング １１０ キー部材
１２０ 連動キー
Ｌ１ 第一群レンズ Ｌ２ 第二群レンズ
Ｌ３ 第三群レンズ Ｌ４ 第四群レンズ
Ａ テレ状態での合焦動作による第二群レンズ移動枠の光軸方向移動距離
Ｂ ワイド状態での合焦動作による第二群レンズ移動枠の光軸方向移動距離
Ｆ レンズ鏡筒の光軸に平行な直線
Ｍ 焦点距離調整によるカムリングの光軸方向移動距離
ｍ１ 焦点距離調整による第一群レンズ移動枠の光軸方向移動距離
ｍ２ 焦点距離調整による第二群レンズ移動枠の光軸方向移動距離
ｍ３ 焦点距離調整による第三群レンズ移動枠の光軸方向移動距離
ｍ４ 焦点距離調整による第四群レンズ移動枠の光軸方向移動距離

Claims (2)

1. 外部操作により、光軸中心に回転可能な手動駆動部と、
   動力源からの動力により光軸中心に回転可能な自動駆動部と、
   合焦用光学系のズーミング動作及びフォーカシング動作を共通して規定するカム溝と前記カム溝に係合するカムピンを１組用い、前記手動駆動部又は前記自動駆動部の回転運動を直進運動に変換して前記合焦用光学系を駆動する回転直進変換部と、
   を備え、
   前記手動駆動部、前記自動駆動部及び前記回転直進変換部は、相互に連動するレンズ鏡筒において、
   前記自動駆動部からの動力を前記手動駆動部を介さずに前記回転直進変換部に直接伝達する動力伝達部材を有する、
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載のレンズ鏡筒おいて、
   前記回転直進変換部は、
   前記手動駆動部に係合する第１のカムピンと、
   前記合焦用光学系に光軸方向の駆動力を伝達する第２のカムピンと、
   前記第１及び第２のカムピンが、光軸方向に相対移動可能であって、回転方向に一体となるように光軸方向の異なる位置に配置され、前記第１のカムピンから前記第２のカムピンへ駆動力を中継する中継筒と、
   第１及び／又は第２のカムピンの前記回転方向の運動に伴って、第１及び／又は第２のカムピンを光軸方向に移動させるカム筒と、
   を備え、
   前記動力伝達部材は、前記中継筒に光軸方向へ相対運動可能に係合している、
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。

Images