JP3689340B2 - バリフォーカルレンズ鏡筒 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、バリフォーカルレンズ鏡筒に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
光学機器においてフォーカシング等の目的でレンズ（群）を光軸方向に移動させるために、相対回転可能な一対の環状部材の一方にカムまたはリードを設け、他方にカムフォロアまたはリードフォロアを設けた構造が知られている。これらのカムやリードとフォロアの嵌合関係によって、一対の環状部材は、相対回転したときに光軸方向にも相対移動する。カムやリードとフォロアの構造としては、溝と突起が嵌合するものや突起同士が嵌合するものが知られているが、この嵌合部分にガタがあるとレンズの倒れや光軸方向の位置ずれの原因となるため、ガタをできるだけなくし像性能を安定させることが望まれている。また、レンズを正しく移動させるため、カムやリードはできるだけ滑らかに摺動することが好ましい。
【０００３】
また、焦点距離を変更すると焦点面が移動するレンズとして定義されるバリフォーカルレンズが知られている。バリフォーカルレンズでは、焦点距離を変えると、同一距離の被写体に合焦させるためのフォーカスレンズ群の繰出位置が変化する。オートフォーカスカメラでは、焦点距離が変化するときの焦点面の移動を考慮して（補償するように）フォーカスレンズ群の繰出位置（待機位置からの移動量）を定めればよく、また、マニュアルフォーカスの一眼レフカメラでも、焦点距離を変更したときの焦点面の移動（ぼけ）をファインダ視でき、ぼけがなくなるように距離環（フォーカス環）を回転させればよいから、フォーカシングについての実用上の問題はない。
【０００４】
しかし、一眼レフカメラ用では、距離環に撮影距離目盛を刻む（表示する）必要があり、どの焦点距離においても、その撮影距離目盛が示した距離にある被写体に合焦させなければならない。別言すると、同じ距離の被写体に合焦させるとき、異なる焦点距離に応じ、例えば無限遠撮影位置からの距離環の同じ回転角で異なる距離だけフォーカスレンズ群を移動させて被写体に合焦させなければならない。すなわち、操作上は、恰も、焦点距離を変えても焦点面が移動しないズームレンズと同じ操作性が要求される。この意味で、バリフォーカルレンズ鏡筒と、ズームレンズ鏡筒とに実用上の差はない。このようなバリフォーカルレンズ鏡筒は、一般的に構造が複雑であるばかりか、距離環の単位回転角当たりのフォーカスレンズ群の繰出位置を焦点距離変化に応じて変化させるフォーカスカムと、ズーミングを行うためのズームカムとの相互干渉（影響）を除くことが困難であるという問題があった。この課題を解決するため、本出願人は、フォーカスカムとズームカムとが干渉することなくズーミング可能なバリフォーカルレンズ鏡筒を提案した（特願２０００-２０１９２８号、未公開）。この先行発明の概念は以下の本件実施形態の説明で述べるが、このようなバリフォーカルレンズ鏡筒では特に、フォーカスレンズ群の位置ずれや倒れによる像性能への影響が大きいので、フォーカスレンズ群の支持案内機構におけるガタをできるだけなくし像性能を安定させることが望ましい。また、フォーカスレンズ群を円滑に移動させることが望ましい。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、バリフォーカルレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群の倒れや光軸方向の位置ずれを防ぎ、かつ円滑にフォーカスレンズ群を案内して、安定した像性能を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、焦点距離を変化させる光軸方向に可動の複数の変倍レンズ群を有し、そのうちの一つのレンズ群は、変倍と焦点調節の両方の機能を持ち、異なる焦点距離において同じ被写体距離に対する合焦繰出位置が変化するフォーカスレンズ群であるバリフォーカルレンズ鏡筒において、回転操作されるフォーカス操作環；光軸を中心とする半径方向においてフォーカス操作環の内側に位置し、上記フォーカスレンズ群を支持するフォーカスレンズ枠；光軸を中心とする半径方向においてフォーカス操作環とフォーカスレンズ枠の間に位置し、フォーカスレンズ群以外の上記変倍レンズ群を駆動するレンズ駆動環；フォーカス操作環の内面側に固定される外径腕と、フォーカスレンズ枠に対して光軸方向に相対移動可能かつ光軸を中心とする相対回動は不能に係合する内径腕と、レンズ駆動環の光軸方向後端部の後方で内径腕と外径腕のそれぞれの光軸方向後端部を接続する半径方向部とを有し、フォーカス操作環の回転をフォーカスレンズ枠に伝達する、円周方向に一つ設けたフォーカスレバー；フォーカスレンズ枠の外側に位置するフォーカスガイド環：フォーカスレンズ枠の外面とフォーカスガイド環の内面の一方に設けた、焦点距離変化による像面移動を補償する非線形形状を有するフォーカスカム；フォーカスレンズ枠の外面とフォーカスガイド環の内面の他方に設けた、このフォーカスカムと係合し、フォーカス操作環により回転駆動されるフォーカスレンズ枠を該フォーカスカムの形状に従って光軸方向に移動させるフォロア；及び、焦点距離変化に応じてフォーカスカムとフォロアの係合位置を変化させ、フォーカス操作環の一定の回転角あたりのフォーカスレンズ群の移動量を焦点距離に応じて変化させるフォーカスカム使用域調整機構；を有し、フォーカスカムは有底のフォーカスカム溝からなっており、フォロアは、フォーカスレンズ枠またはフォーカスガイド環に形成した半径方向の球体移動溝に移動自在に嵌まり、さらにこの有底のフォーカスカム溝に嵌まる、球体からなるフォロアからなっており、この球体フォロアを有底のフォーカスカム溝と係合する方向へ付勢する付勢部材を備えたことを特徴とする。このフォーカスカム溝、球体フォロア及び付勢部材を有するガイド構造によれば、バリフォーカルレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群を正しく円滑に移動させ、かつその倒れや位置ずれを防ぐことができる。
【０００７】
このバリフォーカルレンズ鏡筒では、さらに、フォーカス操作環とは独立して回転操作されるズーム操作環；光軸方向に案内され、フォーカスガイド環を介してフォーカスレンズ枠を支持した中間移動枠；を備え、フォーカス操作環とフォーカスレンズ枠の間に位置するレンズ駆動環として、ズーム操作環の回転操作により、複数の変倍レンズ群と中間移動枠とを所定の軌跡で光軸方向に移動させるズーム繰出環を備え、上述のフォーカスカム使用域調整機構は、フォーカスガイド環を、ズーム繰出環と回転方向に一体に回動させ光軸方向には相対移動可能とさせる回転伝達部材；及び、中間移動枠とフォーカスガイド環の対向する周面の一方と他方に設けた、フォーカスカム溝と同形状の調整用カムと、この調整用カムと係合する調整用カムフォロア；を有するように構成することが好ましい。該構成では、同形状の調整用カムとフォーカスカム溝に対し、調整用カムフォロアと球体フォロアが同位置に位置するとき、フォーカスガイド環は、ズーム繰出環の回転に応じて該フォーカスカム溝と調整用カムとに案内され、フォーカスレンズ枠と中間移動枠の両方に対して同角度相対回転すると共に光軸方向に同量相対移動し、このフォーカスガイド環の動作により、フォーカスカム溝と球体フォロアの係合位置を変化させることができる。
【０００８】
また本発明のバリフォーカルレンズ鏡筒では、さらに、固定環を備え、ズーム繰出環は、該固定環に、回転を与えられたとき光軸方向に移動する態様で支持され、中間移動枠は、このズーム繰出環に相対回転は自在にかつ光軸方向の相対移動は生じない態様で支持されていることが好ましい。
【０００９】
例えば、フォーカスカム溝はフォーカスレンズ枠の外面に形成され、球体フォロアはフォーカスガイド環の内面に設けることができる。
【００１２】
以上の本発明のバリフォーカルレンズ鏡筒では、フォーカスガイド溝、球体フォロア及び付勢部材はそれぞれ、円周方向に等間隔で３つ設けられていることが望ましい。
【００１３】
また、本発明のバリフォーカルレンズ鏡筒のフォーカスカム溝は、その深さが浅くなるにつれて徐々に開口幅を広くする台形の断面形状溝、Ｖ字状の断面形状溝、部分円形状の断面形状溝の各態様とさせることができる。
【００１４】
また、本発明のバリフォーカルレンズ鏡筒における付勢部材は、コイルばね、片持ち状の板ばね、両持ち状の板ばね等とすることができる。付勢部材を板ばね状とした場合、フォーカスレンズ枠とフォーカスガイド環の一方に、該板ばね状付勢部材を挟着保持する挟着部を形成することが好ましい。また付勢部材は、フォーカスレンズ枠とフォーカスガイド環の一方に、その一部として形成した、弾性変形可能な弾性薄板状部としてもよい。
【００１５】
本発明のバリフォーカルレンズ鏡筒では、球体フォロアや付勢部材は、例えば金属材料や合成樹脂材料から形成することができる。また、フォーカスカム溝は、フォーカスガイド環やフォーカスレンズ枠と一体に合成樹脂材料によって成形することが可能であるし、あるいは少なくともこのフォーカスガイド環部分のみを金属材料で形成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施形態のバリフォーカルズームレンズ鏡筒は、図１、図２に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群（フォーカスレンズ群）Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４を有する４群ズームレンズであり、それぞれ、第１群枠１１、第２群枠（フォーカスレンズ枠）１２、第３群枠１３及び第４群枠１４に支持されている。ズーミングに際しては、全てのレンズ群が互いの空気間隔を変化させながら光軸方向に直進移動する。第２レンズ群Ｌ２は同時にフォーカシングレンズ群であり、フォーカシング時のみ回転を伴って光軸方向に移動する。
【００１７】
図３は、本実施形態のバリフォーカルレンズ鏡筒の動力伝達経路を理解しやすくするために、主要な鏡筒構成部材をブロックとして表した概略図である。同図において、部材名称の次の数字の後の括弧付き大文字（Ｓ）は、その部材が固定されていることを示し、同（Ｌ）は光軸方向に直進移動することを示し、同（ＲＬ）は回転しつつ光軸方向に移動することを示す。また、同図において、部材を示すボックス間を接続する矢印は、その矢印の基部側の部材が該矢印の先端部側の部材を光軸方向に直進案内していることを示し、ボックス間を接続する破線は、互いの部材が相対回転可能で光軸方向の相対移動は不能に結合されていることを示す。さらに、同図において、部材間に位置する斜めハッチングを付したボックスは、一方の部材の回転によって他方の部材を光軸方向に進退させるリードまたはカム機構を示し、横ハッチング（水平方向のハッチング）を付したボックスは、一方の部材の回転を他方に伝達する回転伝達機構を示している。
【００１８】
本バリフォーカルレンズ鏡筒の固定側部材は、一眼レフカメラボディ７０のマウント７１に着脱されるマウント環１５、このマウント環１５に固定された、一部が外径に露出する外固定筒１６、及び同じくマウント環１５に固定された、露出しない内固定筒（固定環）１７である。外固定筒１６には、その前方と後方とに位置させて、ともに光軸方向位置を規制して回転のみ自在にフォーカス操作環（ＭＦ操作環）１８とズーム操作環１９とが支持されている。
【００１９】
マウント環１５の後端面には、その周方向の特定位置にカプラギヤ２０の後端部が臨んでいる。このカプラギヤ２０は、光軸と平行な方向に延びマウント環１５の後端面及び外固定筒１６の後端部の内方フランジ１６ａを貫通し、そのギヤ部２０ａが内方フランジ１６ａの内側に位置している。このカプラギヤ２０は、周知のように、マウント環１５がカメラボディ７０のマウント７１に装着されたとき、該カメラボディ７０側のカプラギヤ７１と噛み合い、該ボディ側カプラギヤ７２の回転によって回転駆動される。
【００２０】
外固定筒１６の内方フランジ１６ａには、カプラギヤ２０のギヤ部２０ａに噛み合うセクタギヤ２１ａを有するフォーカスギヤ２１が一定角度の往復回動を可能にして支持されている。このフォーカスギヤ２１は、図４、図５に示すように、外固定筒１６側の複数（図では３個）の抜け止め突起１６ｂの導入凹部２１ｂと、抜け止め突起１６ｂを一定角度回動可能とする円弧溝２１ｃとを有していて、ギヤ部２０ａの正逆回転により、外固定筒１６に対する定位置で正逆に一定角度回動する。すなわち、カプラギヤ２０の回転がフォーカスギヤ２１に伝達される。なお、本バリフォーカルレンズ鏡筒の使用状態では、各抜け止め突起１６ｂが対応する導入凹部２１ｂまで移動することはなく、抜け止め突起１６ｂは円弧溝２１ｃに完全に係合した状態を保つ。
【００２１】
このフォーカスギヤ２１には、周方向の１カ所に、フォーカスレバー挿入溝２１ｄが形成されている。このフォーカスレバー挿入溝２１ｄには、図６に単体形状を示すフォーカスレバー２２の半径方向部２２ａが嵌まる。図１及び図２に示すように、この半径方向部２２ａは、後述するカム環２３の光軸方向後端部よりも後方に位置している。フォーカスレバー２２はさらに、半径方向部２２ａの外径側から光軸と平行な方向の前方に延びる外径腕２２ｂと、半径方向部２２ａの内径側から光軸と平行な方向の前方に延びる内径腕２２ｃとを有していて、外径腕２２ｂは、固定ねじ２２ｄにより、フォーカス操作環１８の内面に固定されている。内径腕２２ｃは、第２群枠１２に固定した回転伝達アーム１２ａと光軸と平行な方向の相対移動は可能に係合し、フォーカスレバー２２の回転を第２群枠１２に伝達する。回転伝達アーム１２ａは、その一部に内径腕２２ｃを受け入れる二股部を有するレバー状部材である。従って、フォーカス操作環１８とフォーカスギヤ２１とは常時等しい回動をする。つまり、カプラギヤ２０を介してフォーカスギヤ２１を回動させたときにはフォーカス操作環１８も一緒に回動し、フォーカス操作環１８を手動で回動させたときには、フォーカスギヤ２１が一緒に回動し、いずれにしても、内径腕２２ｃと回転伝達アーム１２ａを介して第２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）を回動させる。
【００２２】
内固定筒１７には、図７に示すように、フォーカスレバー２２を相対回動自在に挿通させた貫通穴１７ａが形成されている。また、内固定筒１７には、その外周面に、光軸方向及び周方向に対して傾斜した複数個（図では３個）のリード突起１７ｂが形成されており、各リード突起１７ｂは、カム環（レンズ駆動環、ズーム繰出環）２３の内面に形成した対をなすリード用フォロア２３ａに係合している（挟まれている）。カム環２３は、その外周面に、リード突起１７ｂとは傾斜方向が逆の複数個（図では３個）のリード突起２３ｂを有しており、各リード突起２３ｂは、第１群枠１１の内周面一部に形成したリード凹部１１ａに対して相対移動自在に嵌まっている。また内固定筒１７には、その内周面に光軸と平行な方向の複数個（図では３個）の直進案内凹部１７ｃが形成されており、各直進案内凹部１７ｃは、第２群移動枠（中間移動枠）２４の外周面に形成した光軸と平行な方向の直進案内突起２４ａに嵌まっている。さらに、第２群移動枠２４の外周面には、直進案内突起２４ａとは別の複数個（図では３個）の直進案内突起２４ｂが形成されていて、各直進案内突起２４ｂは、第１群枠１１の内周面に形成した直進案内凹部１１ｂに嵌まっている。
【００２３】
以上の内固定筒１７の直進案内凹部１７ｃと第２群移動枠２４の直進案内突起２４ａの嵌合案内関係、第２群移動枠２４の直進案内突起２４ｂと第１群枠１１の直進案内凹部１１ｂとの嵌合案内関係により、第２群移動枠２４と第１群枠１１は、内固定筒１７に対して回転は規制され、光軸方向の移動が可能に支持されている。つまり、第１群枠１１と第２群移動枠２４は、回動しない直進部材である。
【００２４】
カム環２３の先端部内面には、複数個（図では３個）の回動案内突起２３ｃが形成されている。各回動案内突起２３ｃは、第２群移動枠２４の円周方向溝２４ｃに相対回転自在にかつ光軸方向の相対移動は生じないように嵌まっている。つまり、カム環２３は、第２群移動枠２４と光軸方向には一緒に移動し、第２群移動枠２４に対する相対回転は可能な部材である。なお、円周方向溝２４ｃは、その一部に各回動案内突起２３ｃを挿脱可能な複数の突起入口部２４ｅ（図では３個、図７参照）を有するが、レンズ鏡筒の使用状態では、各回動案内突起２３ｃは対応する突起入口部２４ｅの位置まで移動せず、円周方向溝２４ｃと完全に嵌合している。
【００２５】
カム環２３には、その内周面の一部に、光軸と平行な方向の回転伝達溝２３ｄが形成されている。この回転伝達溝２３ｄには、ズーム操作環１９の内周面に固定したズームレバー２６（図１、図２）が光軸方向の相対移動は可能にかつズーム操作環１９の回転は伝達されるように嵌まっている。ズームレバー２６の形状はフォーカスレバー２２と似ている。カム環２３は、回動が与えられると、そのリード用フォロア２３ａとリード突起１７ｂとの係合関係により、光軸方向に繰り出される。ズーム操作環１９は定位置で回転するのに対し、ズーム操作環１９と等しい回動をするカム環２３は、光軸方向への進退動作を伴う。そして、第２群移動枠２４は、円周方向溝２４ｃと回動案内突起２３ｃの係合関係により、カム環２３と光軸方向には一緒に移動するが、回動はしない。図８は、カム環２３の光軸方向から見た単品図である。
【００２６】
第１群枠１１（第１レンズ群Ｌ１）は、ズーム操作環１９を介してカム環２３が回動すると、リード突起２３ｂとリード凹部１１ａの関係、及び直進案内凹部１１ｂと直進案内突起２４ｂの関係に従って光軸方向に直進移動する。
【００２７】
第２群枠１２は、カムフォロア環（フォーカスガイド環）４０を介して第２群移動枠２４に支持されている。図１、図２に示すように、ズーム操作環１９の回動操作によってカム環２３に伴って第２群移動枠２４が光軸方向に直進移動したとき、第２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）は、カムフォロア環４０を介して第２群移動枠２４と同量だけ移動する。このとき、第２群枠１２は第２群移動枠２４に対して回転しない。このズーミング時の第２レンズ群Ｌ２の具体的な案内構造については後述する。
【００２８】
以上で第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２に与えるズーミング用の動作が理解される。次に、第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４にズーミング用の動作を与える機構を説明する。
【００２９】
カム環２３には、その後端部に４群カム駆動レバー２８が固定されており、この４群カム駆動レバー２８は、内固定筒１７に形成した逃げ溝１７ｄを通って、内固定筒１７の内径側に延びている。内固定筒１７にはまた、間接的に第３群枠１３を直進案内するための光軸と平行な方向の複数個（図では３個）の貫通案内穴１７ｆが形成されている。
【００３０】
各貫通案内穴１７ｆには、第３群移動枠２７に形成した直進案内を兼ねる対をなすフォロア２７ａ（図１、図９参照）が嵌まっている。第３群移動枠２７は、内固定筒１７の内径に相対移動自在に嵌まっていて、貫通案内穴１７ｆとフォロア２７ａにより、移動方向を光軸方向に規制されている。対をなすフォロア２７ａの間には、カム環２３の内周面に形成したカム突起２３ｆが嵌まっており、カム環２３が回動すると、カム突起２３ｆの形状に従って、第３群移動枠２７が回転することなく光軸方向に進退する。
【００３１】
第３レンズ群Ｌ３を支持した第３群枠１３は、第３群移動枠２７の絞支持環状部２７ｂとの間に絞り羽根及び絞開閉環３０を挟んだ状態で、この第３群移動枠２７に固定されており、第３群移動枠２７と一緒に光軸方向に進退する。図１０、図１１に示すように、第３群枠１３の外周面には、光軸と平行な方向の複数個（図では３個）の直進案内突起１３ａと、円周方向溝１３ｂとが形成されている。各直進案内突起１３ａには、第４レンズ群Ｌ４を支持した第４群枠１４の内周面に形成されている直進案内溝１４ａが嵌まり、第４群枠１４が第３群枠１３に対して直進移動案内されている。
【００３２】
一方、第３群枠１３の外周面には、４群用カム環２９が回転自在に嵌まっている。具体的には、この４群用カム環２９の先端部内面に突出形成した回転案内突起２９ａが、第３群枠１３の円周方向溝１３ｂに対して回転のみ自在に嵌まっている。すなわち、４群用カム環２９は、第３群枠１３に対する相対回転は自在で光軸方向には第３群枠１３と一緒に移動する。この４群用カム環２９の内周面には、複数個（図では３個）の凸カム２９ｂが形成されており、各凸カム２９ｂは、第４群枠１４の外周面に形成した対をなすフォロア突起１４ｂに係合し（挟まれ）、４群用カム環２９が回転すると、第４群枠１４が光軸方向に進退する。
【００３３】
第３群枠１３、第４群枠１４及び４群用カム環２９を組むときには、まず凸カム２９ｂとフォロア突起１４ｂが係合するように４群用カム環２９を第４群枠１４と組み合わせる。続いて、４群用カム環２９と第４群枠１４の結合体をその軸線方向に移動させて、４群用カム環２９の回転案内突起２９ａを、第３群枠１３側に設けた突起入口部１３ｃを通して円周方向溝１３ｂに入れ、同時に第４群枠１４の直進案内溝１４ａを第３群枠１３の直進案内突起１３ａに入れる。この時点で、４群枠１４は第３群枠１３によって直進案内される。さらに、回転案内突起２９ａが突起入口部１３ｃから離れて完全に円周方向溝１３ｂと係合するように４群用カム環２９を所定量回転させると、フォロア突起１４ｂは凸カム２９ｂに対し、ズーミング用の使用領域で係合する。なお、第３群枠１３と４群用カム環２９はズーミングに伴って相対回転するが、この使用時の相対回転角度範囲では、回転案内突起２９ａは常に円周方向溝１３ｂ内に完全に嵌っており、突起入口部１３ｃの位置へは移動しない。
【００３４】
４群用カム環２９には、径方向外方に突出する回転伝達腕２９ｃが形成されており、この回転伝達腕２９ｃに、カム環２３に固定されている上述の４群カム駆動レバー２８が回転方向には一体に、光軸方向の相対移動は可能に係合している。従って、ズーム操作環１９を回動させてその回転をカム環２３、４群カム駆動レバー２８から４群用カム環２９に伝達すると、カム突起２３ｆとフォロア２７ａとの関係で第３群移動枠２７（第３群枠１３、第３レンズ群Ｌ３）が光軸方向に移動し、凸カム２９ｂとフォロア突起１４ｂの関係で第４群枠１４（第４レンズ群Ｌ４）が光軸方向に移動してズーミング用の移動軌跡が得られる。
【００３５】
以上のバリフォーカルレンズ鏡筒のズーミング時の全体的な動作を、図１ないし図３を参照して簡単に説明する。ズーミングの際には、ズーム操作環１９を回転させるとカム環２３に回転が伝達される。カム環２３は、内固定筒１７との間に配したガイド機構（１７ｂ、２３ａ）に従って、回転しながら光軸方向に移動する。このカム環２３の移動（回転と光軸方向移動）による第１の作用として、第２群移動枠２４も共に光軸方向へ移動する。このとき第２群枠１２は回転することなく第２群移動枠２４と一緒に光軸方向へ移動する。また、カム環２３の移動による第２の作用として、カム環２３の外周側のガイド機構（１１ａ、２３ｂ）に従って、第１群枠１１が光軸方向に所定の軌跡で移動される。また、カム環２３の移動による第３の作用として、カム環２３の内周側のガイド機構（２３ｆ、２７ａ）に従って、第３群枠１３が光軸方向に所定の軌跡で移動される。さらに、カム環２３の移動による第４の作用として、その回転力が４群用カム環２９に伝達され、この４群用カム環２９と第４群枠１４の間に配したガイド機構（２９ｂ、１４ｂ）に従い、第３群枠１３に対して第４群枠１４が光軸方向に所定の軌跡で移動する。以上から、ズーム操作環１９を回転させると、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３及び第４レンズ群Ｌ４がそれぞれ光軸方向に所定の軌跡で移動して、焦点距離を変化させることができる。すなわち、図３中の一点鎖線よりも上方に示す各要素がズーム系の駆動機構を構成している。なお、上記説明中のガイド機構とは、線形、非線形いずれの移動を付与するものであってもよい。
【００３６】
以上のズーミングの説明は、第２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）、第２群移動枠２４、及びカムフォロア環４０の関係を無視したものである。上述したように、バリフォーカルレンズは、ズーミングを行うと像面位置が変化するレンズであり、この像面位置変化を補償するために、第２レンズ群Ｌ２は、異なる焦点距離においては、同じ被写体距離の物体に対して異なる繰出量だけ繰り出して合焦させなければならない。上述したように、その際、同じ距離の被写体に合焦させるとき、異なる焦点距離に応じ、距離環の同じ回転角で異なる距離だけフォーカスレンズ群を移動させて被写体に合焦させなければならないという制約条件がある。
【００３７】
この機構を得るための構成を次に説明する。第２群移動枠２４と第２群枠１２の間に位置するカムフォロア環４０には、カム環２３の内周面に固定した第２ズームレバー４２が固定ねじ４２ａによって固定されている。ズーム操作環１９の回動操作に従ってカム環２３が回転（及び光軸方向移動）を行ったとき、第２ズームレバー４２を介してカムフォロア環４０はカム環２３と同角度回転する。内固定筒１７先端部には、この第２ズームレバー４２を挿通させる貫通切欠部１７ｇが形成されている。
【００３８】
図７及び図１２に示すように、第２群移動枠２４の内周面には、周方向に等間隔で３本のフォーカス戻しカム（調整用カム）２４ｄが形成されており、各フォーカス戻しカム２４ｄは、カムフォロア環４０の外周面に形成した対をなすカムフォロア突起（調整用カムフォロア）４０ａに係合している（挟まれている）。なお、対をなすカムフォロア突起４０ａが互いの周方向位置をずらせて形成されているのは、成形時の型抜きを容易にさせるという理由からである。
【００３９】
またカムフォロア環４０の内周面側には、周方向に等間隔で３つの球体フォロア４３が保持されており、各球体フォロア４３は、第２群枠１２の外周面に形成したフォーカスカム溝（繰出ガイド溝）１２ｂに嵌まっている。フォーカスカム溝１２ｂも周方向に等間隔で３本形成されている。フォーカスカム溝１２ｂとフォーカス戻しカム２４ｄは同じ形状である。なお、フォーカスカム戻しカム２４ｄは、カム環２３のテレ端からワイド端の最大回転角に対応する範囲（使用領域）にのみ形成されている関係上、フォーカスカム溝１２ｂよりも短くなっているが、フォーカスカム戻しカム２４ｄと、これに対応するフォーカスカム溝１２ｂの範囲は、同形状になっている。
【００４０】
球体フォロア４３は、カムフォロア環４０に形成した半径方向の貫通溝からなる球体移動溝４０ｂに遊びを極小にして嵌まっており、さらにカムフォロア環４０の内部には、球体移動溝４０ｂから突出する方向、すなわち第２群枠１２のフォーカスカム溝１２ｂと係合する方向に向けて球体フォロア４３を付勢する付勢部材４５が設けられている。
【００４１】
以上の第２レンズ群Ｌ２の支持構造における、ズーミング用の動作をまず説明する。上述したように、ズーム操作環１９をテレ端とワイド端の間で回転操作してカム環２３が回転を伴って光軸方向に移動すると、第２群移動枠２４が回転は行わずに光軸方向に同量移動する。このとき、カムフォロア環４０には第２ズームレバー４２を介してカム環２３と同角度の回転が与えられ、フォーカスカム戻しカム２４ｄとカムフォロア突起４０ａの関係により、カムフォロア環４０は第２群移動枠２４に対して光軸方向へ相対移動する。
【００４２】
一方、第２群枠１２は、フォーカスカム溝１２ｂと球体フォロア４３の嵌合によってカムフォロア環４０に支持されており、カム環２３によってカムフォロア環４０が回転したときには、フォーカスカム溝１２ｂと球体フォロア４３の関係に従って、第２群枠１２とカムフォロア環４０は光軸方向に相対移動する（第２群枠１２はフォーカス操作環１８を回転させない状態では回転しない）。ここで、フォーカスカム溝１２ｂはフォーカスカム戻しカム２４ｄと同形状であるため、カムフォロア環４０に対する第２群枠１２の移動量及び移動方向は、該カムフォロア環４０に対する第２群移動枠２４の移動量及び移動方向と同じである。つまり、図１及び図２に示すように、ズーミングに際して、第２群枠１２は第２群移動枠２４と同量だけ光軸方向に移動され、カムフォロア環４０は、第２群枠１２と第２群移動枠２４の両方に対して等しくその回転位置及び光軸方向位置を変化させる。上述のように、第２群移動枠２４はカム環２３と光軸方向に同量移動する部材であるから、ズーミングにおける２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）の移動量は、実質的に、カム環２３のリード用フォロア２３ａが係合する内固定筒１７のリード突起１７ｂの形状のみによって定まる（フォーカスカム戻しカム２４ｄやフォーカスカム溝１２ｂの影響を受けない）。
【００４３】
例えば、図２のワイド端から図１のテレ端まで繰り出したときに、第２群移動枠２４が移動量ΔＺ_L（不図示）前進すると、第２群枠１２も移動量ΔＺ_L前進し、カムフォロア環４０は、この移動量ΔＺ_Lからフォーカスカム戻しカム２４ｄによる相対移動分ΔＦ_O（不図示）を差し引いた分、すなわちΔＺ_L-ΔＦ_Oだけ前進する。
【００４４】
以上がズーミングにおける第２群枠１２、第２群移動枠２４、及びカムフォロア環４０の関係である。続いてフォーカシングについて説明する。フォーカシングは、フォーカス操作環１９の回転操作、またはカメラボディ側からのカプラギヤ２０の電動駆動によって第２群枠１２を回転させることで行う。第２群枠１２に対しては、図３中の一点鎖線よりも下方に示すフォーカス駆動系を構成するフォーカスギヤ２１、フォーカスレバー２２、及び回転伝達アーム１２ａによって回転力が伝達される。第２群枠１２は、回転すると、フォーカスカム溝１２ｂと球体フォロア４３の嵌合関係によって（フォーカスカム溝１２ｂの形状に従って）、カムフォロア環４０に対し光軸方向に相対移動する。これにより、第２群枠１２に支持される第２レンズ群Ｌ２が、停止している他のレンズ群Ｌ１、Ｌ３及びＬ４に対して光軸方向の位置を変化させ、焦点面位置が変化する。つまりフォーカシングがなされる。なお、カムフォロア環４０は、ズーム操作環１９を操作しない状態では回転も光軸方向移動もせず、実質的に第２群移動枠２４と同じ部材とみなすことができるので、このフォーカシングに際しての第２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）の移動量は、フォーカスカム溝１２ｂの形状のみによって定まる。
【００４５】
上述したように、ズーミング動作を行うと第２群枠１２とカムフォロア環４０の相対回転位置及び光軸方向の相対位置が変化するが、これはすなわち、フォーカスカム溝１２ｂ内での球体フォロア４３の嵌合位置が変化することを意味する。その結果、焦点距離を変化させると、フォーカシングに際して使用される（無限遠距離から至近距離まで合焦させるための）フォーカスカム溝１２ｂの範囲が変化する。フォーカスカム溝１２ｂは非線形形状であるから、その使用範囲が異なれば、第２群枠１２に同じ角度の回転を与えた場合でも第２群枠１２に生じる光軸方向の移動量は変化することになる。例えば、図１２に示すように、ある焦点距離Ａ’でフォーカスカム溝１２ｂ内のＡ位置に球体フォロア４３が位置しているとき、フォーカシング動作を行わずにズーム操作環１９を回転させて別の焦点距離Ｂ’にすると、球体フォロア４３はＢ位置に移動する。ここで焦点距離Ａ’とＢ’で第２群枠１２に同一の回転角Δθを与えると、それぞれ使用するカム溝の範囲（形状）が相違するため、球体フォロア４３とフォーカスカム溝１２ｂの光軸方向の相対位置は、焦点距離Ａ’では移動量ΔＦ_Aだけ変化し、焦点距離Ｂ’では異なる移動量ΔＦ_B分変化する。つまり、焦点距離Ａ’とＢ’では、第２群枠１２を同一角度回転させたときの第２レンズ群Ｌ２の移動量が異なる。したがって、フォーカスカム溝１２ｂとフォーカスカム戻しカム２４ｄの形状を適当に設定することにより、同一のフォーカス操作環１８の回転角により、２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）を異なる距離だけ進退させ、ズーミングに伴う焦点移動を補償すると同時に被写体に合焦させることができる。
【００４６】
以上のズーミング及びフォーカシング動作の説明は、同形状のフォーカスカム溝１２ｂとフォーカスカム戻しカム２４ｄに対し、球体フォロア４３とカムフォロア突起４０ａが対応する同位置で係合している状態からズーミングを行い、その後フォーカシングした場合を想定したものである。一度合焦動作を行うと、フォーカスカム溝１２ｂとフォーカスカム戻しカム２４ｄに対する球体フォロア４３とカムフォロア突起４０ａの相対位置が変化するので、その後のズーミング動作が若干異なる。例えば、図１２において、ある焦点距離の待機状態（例えば無限遠距離に合焦する状態）において球体フォロア４３とカムフォロア突起４０ａが周方向の同一位置Ｃにあると仮定する。ここで、ある有限距離の被写体に合焦させるために第２群枠１２を回転させると球体フォロア４３がＤ位置に移動するが、カムフォロア突起４０ａはＣ位置から移動せず、両者の周方向の相対位置が変化する。ここで、ズーミングに際して、カムフォロア突起４０ａは光軸方向の移動が内固定筒１７のリード突起１７ｂ（すなわち第２群移動枠２４の光軸方向位置）に規制されているが、球体フォロア４３にはこのような規制がない。そのため、この状態からズーム操作環１９を回転させて焦点距離を変化させると、カムフォロア環４０はズーミングに際し第２群移動枠２４のフォーカス戻しカム２４ｄに沿って回転し、球体フォロア４３は第２群枠１２のフォーカスカム溝１２に案内されて光軸方向に移動する。これにより、第２群枠１２と第２群移動環２４の相対位置が変化し、第２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）は、カム環２３の内固定筒１７に対する回転位置により決定される焦点距離に応じた合焦位置に移動する。すなわち、ズーミングに伴う焦点移動を補償するような形状にフォーカスカム溝１２ｂとフォーカスカム戻しカム２４ｄを形成したことにより、ある距離の被写体に合焦する状態でズーミングを行った場合でも、その被写体に対する合焦状態を維持したまま焦点距離を変更することができる。
【００４７】
フォーカスカム溝１２ｂ及びフォーカスカム戻しカム２４ｄの形状の決定方法の具体例を図２０ないし図２３を参照して説明する。フォーカス操作環１８の回転角（ΔθＦ₁〜ΔθＦ_N）と、２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）の繰出量（無限遠から至近距離）（ΔＦ_S、ΔＦ₁〜ΔＦ₄、ΔＦ_L）の関係を、Ｚ_S〜Ｚ_Lの各焦点距離別に、無限遠撮影位置（繰出量：０）を原点にとって示すと図２０に示すような変化曲線が得られる。このグラフにおいて、Ｚ_S、Ｚ_Lはそれぞれ、ワイド端、テレ端における焦点距離であり、Ｚ₁ないしＺ₄は、フォーカスカム溝１２ｂ及びフォーカスカム戻しカム２４ｄの形状を定めるのに適当な任意の中間焦点距離である。図２０で得られた焦点距離別の繰出量の変化曲線をそれぞれ、その焦点距離に対応するズーム操作環１９の回転角（Δθ_S〜Δθ_L）に対応させて配置すると図２２のようになる。図２２は、ズーム操作環１９の回転角と各レンズ群の繰出量の関係、すなわち、ズーミングに伴う各レンズ群の移動軌跡（Ｔ２〜Ｔ４）をも同時に描いている。Ｔ２は第２レンズ群Ｌ２の移動軌跡、Ｔ３は第３レンズ群Ｌ３の移動軌跡、Ｔ４は第１レンズ群Ｌ１の移動軌跡である。このときの変化曲線の配置方法は、例えば、焦点距離Ｚ_SとＺ₁での繰出量変化曲線Ｐ、Ｑを配置する場合、図２１に示すように、変化曲線Ｐの原点を、対応するズーム操作環１９の回転角Δθ_S（原点）の位置に合わせて配置し、続いて、変化曲線Ｑの原点を、対応する同回転角Δθ１の位置に配置するという手法である。以下、各焦点距離のグラフ全てに対してこのような配置をすると、２群枠１２（第２レンズ群Ｌ１）の繰出量の集合グラフＲ０が得られる。この集合グラフＲ０の原点を結ぶと図２３に示す連続曲線Ｒが得られる。なお、図２２、図２３において、ズーム操作環１９の回転角を示す横軸は、連続曲線Ｒが滑らかな曲線になるように目盛りを定めている。
【００４８】
図２３で得られた連続曲線Ｒをフォーカスカム溝１２ｂ及びフォーカスカム戻しカム２４ｄの形状とすれば、２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）に前述の動作をさせることができる。連続曲線Ｒは、前述の変化曲線の原点（すなわち、２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）の無限遠撮影位置）を結んで得られているから、無限遠距離においては焦点距離全域で２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）の正確な合焦位置を確保できる。一方、有限距離において、連続曲線Ｒは近似的に描かれているため、有限撮影距離における２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）の繰出量は誤差をもつ。そのため、フォーカス操作環１８の最大回転角ΔθＦ_Nを変化させることによって、この誤差を許容誤差範囲内（被写界深度内）に収まるようにフォーカスカム溝１２ｂ及びフォーカスカム戻しカム２４ｄの形状を設定している。よって、このようなフォーカスカム溝１２ｂ及びフォーカスカム戻しカム２４ｄの形状により、ズーミングに応じてフォーカスカム溝１２ｂ及びフォーカスカム戻しカム２４ｄの最大回転角ΔθＦ_Nを変化させることにより、２群枠１２（第２レンズ群Ｌ２）を、無限遠距離では誤差がない正確な合焦位置に、有限距離では被写界深度内の位置に移動することができる。
【００４９】
なお、ＡＦの場合は、フォーカス操作環１８をデフォーカス量に基づいた回転角だけ電動駆動すればよい。同一のデフォーカス量であれば、各焦点距離において回転角は一定である。
【００５０】
本発明は、以上のバリフォーカルレンズ鏡筒において、特に第２群枠１２カムフォロア環４０の間に配したガイド（カム）機構に特徴を有する。このカム機構は、上述のように、フォーカスカム溝１２ｂと球体フォロア４３により構成されており、球体フォロア４３は付勢部材４５によってフォーカスカム溝１２ｂと係合する方向に付勢されている。このように球状のフォロアとカム溝を係合させることで滑らかな摺動が可能になり、第２レンズ群Ｌ２に正しく上述のような移動を与えることができる。特に、本実施形態のバリフォーカルレンズ鏡筒では、フォーカシング時のみならず、ズーミング時にもフォーカスカム溝１２ｂ内での球体フォロア４３の移動が生じるため、フォーカスカム溝１２ｂの使用頻度が高い。そのため、フォーカスカム溝１２ｂに係合するフォロアを、円滑な摺動が可能な球体フォロア４３とした構成が有効である。
【００５１】
球体フォロア４３は金属材料によって形成してもよいし、合成樹脂の成形品としてもよい。また、球体フォロア４３を受けるフォーカスカム溝１２ｂは、第２群枠１２を合成樹脂の成形品とし、この成形時に形成することができる。あるいは、フォーカスカム溝１２ｂを含めて第２群枠１２を金属材料で形成してもよい。または、フォーカスカム溝１２ｂを含む一部を金属材料で形成し、当該カム溝部分を第２群枠１２の外周面に固定するような構造でもよい。基本的に、成形による製造部分を多くすれば製造コストを抑えることができ、摺動部分に金属を多く用いれば強度や摺動円滑性の面で有利になる。
【００５２】
図１３ないし図１５に示すように、フォーカスカム溝１２ｂの断面形状は様々な態様とすることができる。図１３は断面が台形状のフォーカスカム溝１２ｂ-１、図１４は断面がＶ字状のフォーカスカム溝１２ｂ-２、図１５は断面が部分円形状のフォーカスカム溝１２ｂ-３を示している。いずれのフォーカスカム溝１２ｂ-１、１２ｂ-２、及び１２ｂ-３も、深さが浅くなるにつれて（図中の上方に向かうにつれて）徐々にその開口幅を大きくするようになっている。図１３の台形状断面のフォーカスカム溝１２ｂ-１と、図１４のＶ字状断面のフォーカスカム溝１２ｂ-２に対しては、球体フォロア４３は、対をなす２つの傾斜面５０または５１に対して点状の領域で接し、各フォーカスカム溝の底部には接しない。台形状断面のフォーカスカム溝１２ｂ-１とＶ字状断面のフォーカスカム溝１２ｂ-２では、前者の方がカム溝底部の位置が浅いので、第２群枠１２の肉厚を抑えて小型化を図ることができる。また、図１５の部分円形状のフォーカスカム溝１２ｂ-３は、その内面形状が球体フォロア４３の外面に沿う形状を有しているため、球体フォロア４３と線状（円弧状）の領域で接触する。そのため、球体フォロア４３との接触領域が増大し、より安定した保持、摺動案内がが可能になる。
【００５３】
本実施形態のガイド（カム）機構はさらに、付勢部材４５によって、球体フォロア４３をフォーカスカム溝１２ｂとの係合方向へ付勢しているため、第２レンズ群Ｌ２の倒れや位置ずれを防ぐことができる。具体的には、まず、この付勢部材４５によって、各フォーカスカム溝１２ｂに対する球体フォロア４３のガタ除去を行うことができる。さらに、球体フォロア４３は周方向に１２０度の等間隔で３つ設けられており、各付勢部材４５は各球体フォロア４３をフォーカスカム溝１２ｂと係合する方向、すなわち鏡筒内径方向に付勢しているため、第２群枠１２は、３点の支持箇所から均等に光軸中心に寄せる押圧力を受けることになる。これにより、第２群枠１２の芯位置（第２レンズ群Ｌ２の光軸位置）が正確に出され、第２レンズ群Ｌ２の偏心を防ぐことができる。また、上述のように、各フォーカスカム溝１２ｂに対する球体フォロア４３のガタが除去されているため、このガタが除去された３点で支持される第２群枠１２の、光軸に対する倒れや光軸方向への位置ずれを防ぐことができる。
【００５４】
図１６ないし図１９に示すように、付勢部材４５は様々な態様とすることができる。図１６は、片持ち状の板ばねとして形成した付勢部材４５-１を示している。カムフォロア環４０には、その後端面に開口するように３つのばね支持穴５５が形成されており、各ばね支持穴５５内には、対をなすばね挟着凸部５６、５７が設けられている。ばね挟着凸部５６、５７の間隔は、板ばね状の付勢部材４５-１を保持可能なように設定されており、この挟着凸部５６、５７によって付勢部材４５-１の一端部付近を挟着させることで、付勢部材４５-１はカムフォロア環４０に固定される。該固定状態において、付勢部材４５-１の他端部である自由端部が球体フォロア４３に当接し、内径方向に押し込む。
【００５５】
図１７は、両端部がカムフォロア環４０に固定された両持ち状の板ばねとして形成した付勢部材４５-２を示している。図１６の態様と異なり、カムフォロア環４０の後端面に開口する３つのばね支持穴５８内には、対をなすばね挟着凸部５９、６０が２組設けられている。各組のばね挟着凸部５９、６０には、板ばね状の付勢部材４５-２の一端部と他端部が挟着保持されており、該挟着保持によって付勢部材４５-２はカムフォロア環４０に固定される。付勢部材４５-２は、該固定状態でその中間部分が球体フォロア４３に当接して内径方向に押し込んでいる。
【００５６】
この図１７と上述の図１６の態様では、付勢部材４５（４５-１、４５-２）を板ばね状とし、カムフォロア環４０側に該板ばねの挟着部を設けたことにより、付勢部材を固定するためのねじやテープを別途備える必要がなく、製造コストを抑えることができる。また、板ばね状の付勢部材４５（４５-１、４５-２）をばね支持穴５５、５８に差し込むだけで組み付けが完了するので、組立及び分解作業性にも優れる。なお、図１７に示す両持ち板ばねの態様の方が、付勢力を付与するための曲げ量を小さくすることができるので、鏡筒半径方向における配置スペースを抑え、カムフォロア環４０の肉厚を抑えることが容易になる。板ばね状の付勢部材４５-１、４５-２は、強度面からは金属材料で形成することが好ましいが、十分な付勢力及び強度が得られれば合成樹脂の成型品としてもよい。
【００５７】
図１８は、カムフォロア環４０自体に弾性変形可能な薄板状の付勢部材（付勢部）４５-３を形成した態様を示す。カムフォロア環４０はこの付勢部材４５-３部分が薄肉に形成されており、付勢部材４５-３の内面側が球体フォロア４３に当接している。鏡筒を組んだ状態では、球体フォロア４３によって付勢部材４５-３が外径方向に押されて若干量弾性変形し、その復元力によって球体フォロア４３を内径方向に押し込む。付勢部材４５-３は、カムフォロア環４０を合成樹脂の成形品とし、その一部として一体に成形することができる。あるいは、カムフォロア環４０を金属材料から形成し、その一部をなす薄肉板ばね状部として形成することもできる。この図１８の構成では、付勢部材を単独部品としなくてよいので、部品点数を減らすことができる。
【００５８】
図１９は、付勢部材４５を圧縮コイルばね状の付勢部材４５-４とした態様を示す。カムフォロア環４０内には、このコイルばね状の付勢部材４５-４を収納するコイルばね収納部６１が形成され、該付勢部材４５-４の一端部が該収納部６１の底面に当接し、他端部が球体フォロア４３に当接している。なお、図１９の実施形態では、カムフォロア環４０の球体移動溝４０ｂ’は半径方向の貫通溝でなく、コイルばね収納部６１を一部として含んだ有底穴となっている。コイル状の付勢部材４５-４は鏡筒半径方向の伸縮可能であり、鏡筒を組んだときには、若干縮められた状態で球体フォロア４３を内径方向に押し込む。
【００５９】
以上のように、本実施形態のバリフォーカルレンズ鏡筒では、フォーカスレンズ群のガイド部分としてガイド溝と球状フォロアの係合を用い、さらに球状フォロアを該係合方向に付勢する付勢部材を設けたので、フォーカスレンズ群を正しく円滑に移動させ、かつその倒れや位置ずれを防ぐことができる。また、本実施形態では、フォーカス操作環１８から第２群枠１２（フォーカスレンズ枠）に回転伝達を行うフォーカスレバー２２を、カム環２３の後方を迂回する形状としたため、カム環２３における強度や遮光性が損なわれることがない。また、このフォーカスレバー２２は周方向に一つのみ設けられており鏡筒のコンパクト化に寄与している。そして、球状フォロアとガイド溝とからなるフォーカスレンズ群のガイド構造によれば、このような一つのフォーカスレバー２２によって駆動力を与えたとき、フォーカスレンズ群に倒れを生じさせることなく円滑に駆動させることができる。
【００６０】
以上、図示実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態ではフォーカスレンズ枠（第２群枠１２）側にフォーカスガイド溝（フォーカスカム溝１２ｂ）が形成され、該フォーカスレンズ枠を支持するフォーカスガイド環（カムフォロア環４０）側に球体のフォロアが設けられるとしたが、この関係は逆であってもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バリフォーカルレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群の倒れや光軸方向の位置ずれを防ぎ、かつ円滑にフォーカスレンズ群を案内して、安定した像性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバリフォーカルズームレンズ鏡筒の一実施形態を示す、テレ端へのズーミング状態を示す上半断面図である。
【図２】同ワイド端へのズーミング状態を示す上半断面図である。
【図３】実施形態のバリフォーカルズームレンズ鏡筒の構成部材相互の動力伝達経路やガイドの関係を概念的に示す図である。
【図４】フォーカスギヤの単体の正面図である。
【図５】図４の側面図である。
【図６】フォーカスレバーの単体の斜視図である。
【図７】第１群枠、第２群移動枠、カム環及び内固定筒の関係を示す展開分解図である。
【図８】カム環の光軸方向から見た単品図である。
【図９】カム環、内固定筒及び第３群移動枠の関係を示す展開分解図である。
【図１０】第３群枠、第４群枠及び４群用カム環の関係を示す展開分解図である。
【図１１】同じく第３群枠、第４群枠及び４群用カム環の関係を示す背面図である。
【図１２】第２群移動枠、カムフォロア環及び第２群枠の関係を示す展開分解図である。
【図１３】フォーカスカム溝と球体フォロアの係合部分の一実施形態を示す、第２群枠とカムフォロア環の断面図である。
【図１４】フォーカスカム溝と球体フォロアの係合部分の異なる実施形態を示す、第２群枠とカムフォロア環の断面図である。
【図１５】フォーカスカム溝と球体フォロアの係合部分のさらに異なる実施形態を示す、第２群枠とカムフォロア環の断面図である。
【図１６】球体フォロアを付勢する付勢部材の一実施形態を示す、カムフォロア環の背面図である。
【図１７】球体フォロアを付勢する付勢部材の異なる実施形態を示す、カムフォロア環の背面図である。
【図１８】球体フォロアを付勢する付勢部材の異なる実施形態を示す、カムフォロア環の背面図である。
【図１９】球体フォロアを付勢する付勢部材のさらに異なる実施形態を示す、カムフォロア環と第２群枠の断面図である。
【図２０】フォーカス操作環の回転角と、２群枠（第２レンズ群）の繰出量（無限遠から至近距離）の関係を各焦点距離別に示すグラフ図である。
【図２１】図２０で得られた各焦点距離別の曲線を、その原点が各焦点距離毎のズーム操作環の回転角と一致するように配置する手法を示す図である。
【図２２】各焦点距離別のズーム操作環の回転角に対する２群枠の繰出量の関係を図２１に示す手法で配置した集合グラフを示す図である。
【図２３】図２２の集合グラフの原点を結んで得た連続曲線を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１１ 第１群枠
１１ａ リード凹部
１１ｂ 直進案内凹部
１２ 第２群枠（フォーカスレンズ枠）
１２ａ 回転伝達アーム
１２ｂ（１２ｂ-１ １２ｂ-２ １２ｂ-３） フォーカスカム溝（繰出ガイド溝）
１３ 第３群枠
１３ａ 直進案内突起
１３ｂ 円周方向溝
１３ｃ 突起入口部
１４ 第４群枠
１４ａ 直進案内溝
１４ｂ フォロア突起
１５ マウント環
１６ 外固定筒
１６ａ 内方フランジ
１６ｂ 抜け止め突起
１７ 内固定筒（固定環）
１７ａ 貫通穴
１７ｂ リード突起
１７ｃ 直進案内凹部
１７ｄ 逃げ溝
１７ｆ 貫通案内穴
１８ フォーカス操作環（ＭＦ操作環）
１９ ズーム操作環
２０ カプラギヤ
２０ａ ギヤ部
２１ フォーカスギヤ
２１ａ セクタギヤ
２１ｂ 導入凹部
２１ｃ 円弧溝
２１ｄ フォーカスレバー挿入溝
２２ フォーカスレバー
２２ａ 半径方向部
２２ｂ 外径腕
２２ｃ 内径腕
２２ｄ 固定ねじ
２３ カム環（レンズ駆動環、ズーム繰出環）
２３ａ リード用フォロア
２３ｂ リード突起
２３ｃ 回動案内突起
２３ｄ 回転伝達溝
２３ｆ カム突起
２４ 第２群移動枠（中間移動枠）
２４ａ 直進案内突起
２４ｂ 直進案内突起
２４ｃ 円周方向溝
２４ｄ フォーカス戻しカム（調整用カム）
２４ｅ 突起入口部
２６ ズームレバー
２７ 第３群移動枠
２７ａ フォロア
２７ｂ 絞支持環状部
２８ ４群カム駆動レバー
２９ ４群用カム環
２９ａ 回転案内突起
２９ｂ 凸カム
２９ｃ 回転伝達腕
４０ カムフォロア環（フォーカスガイド環）
４０ａ カムフォロア突起（調整用カムフォロア）
４０ｂ ４０ｂ’ 球体移動溝
４２ 第２ズームレバー
４３ 球体フォロア
４５（４５-１ ４５-２ ４５-３ ４５-４） 付勢部材
５０ ５１ 傾斜面
５５ ５８ ばね支持穴
５６ ５７ ５９ ６０ ばね挟着凸部
６１ コイルばね収納部
７０ カメラボディ
７１ マウント
７２ カプラギヤ
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群（フォーカスレンズ群）
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群

Claims (19)

1. 焦点距離を変化させる光軸方向に可動の複数の変倍レンズ群を有し、そのうちの一つのレンズ群は、変倍と焦点調節の両方の機能を持ち、異なる焦点距離において同じ被写体距離に対する合焦繰出位置が変化するフォーカスレンズ群であるバリフォーカルレンズ鏡筒において、
   回転操作されるフォーカス操作環；
   光軸を中心とする半径方向においてフォーカス操作環の内側に位置し、上記フォーカスレンズ群を支持するフォーカスレンズ枠；
   光軸を中心とする半径方向においてフォーカス操作環とフォーカスレンズ枠の間に位置し、フォーカスレンズ群以外の上記変倍レンズ群を駆動するレンズ駆動環；
   フォーカス操作環の内面側に固定される外径腕と、フォーカスレンズ枠に対して光軸方向に相対移動可能かつ光軸を中心とする相対回動は不能に係合する内径腕と、上記レンズ駆動環の光軸方向後端部の後方で内径腕と外径腕のそれぞれの光軸方向後端部を接続する半径方向部とを有し、フォーカス操作環の回転をフォーカスレンズ枠に伝達する、円周方向に一つ設けたフォーカスレバー；
   フォーカスレンズ枠の外側に位置するフォーカスガイド環；
   フォーカスレンズ枠の外面とフォーカスガイド環の内面の一方に設けた、焦点距離変化による像面移動を補償する非線形形状を有するフォーカスカム；
   フォーカスレンズ枠の外面とフォーカスガイド環の内面の他方に設けた、このフォーカスカムと係合し、上記フォーカス操作環により回転駆動されるフォーカスレンズ枠を該フォーカスカムの形状に従って光軸方向に移動させるフォロア；及び
   焦点距離変化に応じて上記フォーカスカムとフォロアの係合位置を変化させ、フォーカス操作環の一定の回転角あたりのフォーカスレンズ群の移動量を焦点距離に応じて変化させるフォーカスカム使用域調整機構；
   を有し、
   上記フォーカスカムは有底のフォーカスカム溝からなっており、
   上記フォロアは、上記フォーカスレンズ枠またはフォーカスガイド環に形成した半径方向の球体移動溝に移動自在に嵌まり、さらにこの有底のフォーカスカム溝に嵌まる、球体からなるフォロアからなっており、
   この球体フォロアを有底のフォーカスカム溝と係合する方向へ付勢する付勢部材を備えたことを特徴とするバリフォーカルレンズ鏡筒。
2. 請求項１記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、さらに、
   上記フォーカス操作環とは独立して回転操作されるズーム操作環；及び
   光軸方向に案内され、上記フォーカスガイド環を介してフォーカスレンズ枠を支持した中間移動枠；
   を備え、
   上記レンズ駆動環として、ズーム操作環の回転操作により、上記複数の変倍レンズ群と上記中間移動枠とを所定の軌跡で光軸方向に移動させるズーム繰出環を備え、
   上記フォーカスカム使用域調整機構は、
   上記フォーカスガイド環を、上記ズーム繰出環と回転方向に一体に回動させ光軸方向には相対移動可能とさせる回転伝達部材；及び
   上記中間移動枠とフォーカスガイド環の対向する周面の一方と他方に設けた、上記フォーカスカム溝と同形状の調整用カムと、この調整用カムと係合する調整用カムフォロア；
   を有し、
   同形状の上記調整用カムとフォーカスカム溝に対し、調整用カムフォロアと球体フォロアが同位置に位置するとき、上記フォーカスガイド環は、上記ズーム繰出環の回転に応じて該フォーカスカム溝と調整用カムとに案内され、フォーカスレンズ枠と中間移動枠の両方に対して同角度相対回転すると共に光軸方向に同量相対移動し、
   このフォーカスガイド環の動作により、上記フォーカスカム溝と球体フォロアの係合位置が変化するバリフォーカルレンズ鏡筒。
3. 請求項２記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、固定環を備え、
   上記ズーム繰出環は、該固定環に、回転を与えられたとき光軸方向に移動する態様で支持され、
   上記中間移動枠は、このズーム繰出環に相対回転は自在にかつ光軸方向の相対移動は生じない態様で支持されているバリフォーカルレンズ鏡筒。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝は上記フォーカスレンズ枠の外面に形成され、上記球体フォロアは上記フォーカスガイド環の内面に設けられているバリフォーカルレンズ鏡筒。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝、上記球体フォロア及び上記付勢部材はそれぞれ、円周方向に等間隔で３つ設けられているバリフォーカルレンズ鏡筒。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝は、その深さが浅くなるにつれて徐々に開口幅を広くする台形の断面形状を有するバリフォーカルレンズ鏡筒。
7. 請求項１から５のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝は、その深さが浅くなるにつれて徐々に開口幅を広くするＶ字状の断面形状を有するバリフォーカルレンズ鏡筒。
8. 請求項１から５のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝は、その深さが浅くなるにつれて徐々に開口幅を広くする部分円形状の断面形状を有するバリフォーカルレンズ鏡筒。
9. 請求項１から８のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記付勢部材は、上記球体フォロアを有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠に支持されたコイルばねであるバリフォーカルレンズ鏡筒。
10. 請求項１から８のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記付勢部材は、上記球体フォロアを有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠に一端部が固定され他端部が自由端部とされた片持ち状の板ばねであるバリフォーカルレンズ鏡筒。
11. 請求項１から８のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記付勢部材は、上記球体フォロアを有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠に両端部が固定された両持ち状の板ばねであるバリフォーカルレンズ鏡筒。
12. 請求項１０または１１記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記球体フォロアを有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠には、上記板ばね状の付勢部材を挟着保持する挟着部が形成されているバリフォーカルレンズ鏡筒。
13. 請求項１から８のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記付勢手段は、上記球体フォロアを有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠の一部に形成した弾性変形可能な弾性薄板状部であるバリフォーカルレンズ鏡筒。
14. 請求項１から１３のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記球体フォロアは金属材料からなるバリフォーカルレンズ鏡筒。
15. 請求項１から１３のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記球体フォロアは合成樹脂材料からなるバリフォーカルレンズ鏡筒。
16. 請求項１から１５のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記付勢部材は金属材料からなるバリフォーカルレンズ鏡筒。
17. 請求項１から１５のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記付勢部材は合成樹脂材料からなるバリフォーカルレンズ鏡筒。
18. 請求項１から１７のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝は、該フォーカスカム溝を有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠と一体に合成樹脂材料によって成形されているバリフォーカルレンズ鏡筒。
19. 請求項１から１７のいずれか１項記載のバリフォーカルレンズ鏡筒において、上記フォーカスカム溝を有するフォーカスガイド環またはフォーカスレンズ枠のうち、少なくとも該フォーカスカム溝部分が金属材料で形成されているバリフォーカルレンズ鏡筒。

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