JP3914495B2 - レンズ間隔可変機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、レンズ間隔可変機構に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
本出願人は、中間の焦点距離で構成レンズ群のうちの２つのレンズ群の間隔を切り替えるズームレンズ系を提案した。具体的には、焦点距離を変化させる可動の複数の変倍レンズ群を有すること；少なくとも一つの変倍レンズ群は、２つのサブ群を有し、その一方のサブ群が、他方のサブ群との関係において光軸方向の両移動端のいずれか一方に選択して位置する可動サブ群である切替群であること；短焦点距離端から中間焦点距離に至る短焦点距離側ズーミング域と、中間焦点距離から長焦点距離端に至る長焦点距離側ズーミング域とで、切替群中の可動サブ群は互いに異なるいずれか一方の移動端に位置すること；及び切替群と他の変倍レンズ群のズーミング基礎軌跡は、中間焦点距離において不連続であり、可動サブ群の位置に応じ、所定の像面に結像するように定められていること；を特徴とするズームレンズ系である（特開２０００‐２７５５１８号）。
【０００３】
このズームレンズ系を実現するには、中間焦点距離で２つのサブ群（レンズ群）の間隔を変化させなければならない。
【０００４】
【特許文献】
特開２０００−２７５５１８号公報
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、以上のような中間焦点距離で２つのサブ群（レンズ群）の間隔を変化させるズームレンズ系において、２つのサブ群に相対移動を与えるための駆動機構の構成が簡単なレンズ間隔可変機構を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、ズームレンズ系を構成するレンズ群中の第１のレンズ群と第２のレンズ群を、短焦点距離端から中間焦点距離に至る領域と該中間焦点距離から長焦点距離端に至る領域とで間隔を二段階に変化させるレンズ鏡筒において、第１のレンズ群を支持した、光軸方向の直進移動が可能な第１レンズ枠；第２のレンズ群を支持し、第１レンズ枠に対して一定角度の相対回転が可能な光軸方向移動を規制した第２レンズ枠；第１レンズ枠と第２レンズ枠にそれぞれ形成した互いに嵌合関係となる一対の筒状部；この一対の筒状部の嵌合面のいずれか一方に周方向に間隔をおいて形成した、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜した複数の傾斜カム面と、他方に形成した、この傾斜カム面に対応するフォロア突起；この傾斜カム面とフォロア突起とが常時当接する方向に第１レンズ枠を移動付勢するばね手段；第１レンズ枠と第２レンズ枠を支持する、光軸方向に直進案内された２レンズ群ブロック；この２レンズ群ブロックの光軸方向移動位置を制御する、回転駆動されるカム環；このカム環と相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する直進案内環の周面に、一定角度の往復回動を可能に支持された切替駒；この切替駒をカム環の回転に連動させて中間焦点距離において往復移動させる切替駒移動機構；及び、この切替駒の往復移動を第２レンズ枠に伝達して往復回動させる伝達機構；を有することを特徴としている。
【０００７】
切替駒移動機構は、カム環と一緒に回動する切替環の周面に形成した切替溝と、この切替溝に係合するように切替駒に設けたフォロア突起を有することが好ましい。より具体的には、切替環は回動しながらカム環及び直進案内環に対して光軸方向に相対移動される回転進退環とする。そして、この切替環に形成する切替溝は、切替環が直進案内環に対して回動しながら光軸方向に相対移動するときに、フォロア突起を介して切替駒に回動力を伝達する、光軸と略平行をなす切替区間と、この切替区間を挟んで位置し、切替環が直進案内環に対して回動しながら光軸方向に相対移動するときに、切替駒を回動させない傾斜成分をそれぞれ有するワイド区間とテレ区間とを有するように構成するとよい。また、第１のレンズ群と第２のレンズ群よりも前方に位置する別のレンズ群を支持し光軸方向に直進案内された前方レンズ支持枠を備え、この前方レンズ支持枠の外側に位置し該前方レンズ支持枠と一緒に光軸方向に移動する外観筒を上記の切替環とすることが好ましい。
【０００８】
傾斜カム面の両端部には、フォロア突起を安定して保持するための凹部を形成し、レンズ間隔精度及び同心精度を高めることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
最初に、図１について、本実施形態のズームレンズ鏡筒を適用するズームレンズ光学系を説明する。このズームレンズ系は、物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群Ｌ１、負のパワーの第２レンズ群Ｌ２、正のパワーの第３レンズ群Ｌ３、及び負のパワーの第４レンズ群Ｌ４からなっている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３は、中間焦点距離域（モード切替区間）において互いの間隔を変化させる（ワイド域（ワイドモード）での長間隔をテレ域（テレモード）での短間隔に変化させる）間隔変化群（Ｌ２３とする）であり、ワイド域、テレ域ではそれぞれ一体に移動する。第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４は、常時一体に移動する。第１レンズ群Ｌ１、間隔変化群Ｌ２３及び第４レンズ群Ｌ４は、短焦点距離端（ワイド端、Ｗ）から長焦点距離端（テレ端、Ｔ）に至る全ズーム域において像側から被写体側に単調に移動する。この実施形態のズームレンズ鏡筒は、焦点距離を複数段（６段）に設定したステップズームレンズ鏡筒であり、間隔変化群Ｌ２３は、このステップズームレンズ鏡筒におけるフォーカス群として作用する。すなわち、図１の実線は、フォーカス動作を含むカム軌跡であり、間隔変化群（フォーカスレンズ群）Ｌ２３の無限遠物体撮影時のズーミング基礎軌跡は一点鎖線で示した。
【００１０】
以上のような中間焦点距離における間隔変化群を有するズームレンズ系は、本出願人が特開２０００−２７５５１８号で提案した。このズームレンズ系は、焦点距離を変化させる可動の複数の変倍レンズ群を有すること；少なくとも一つの変倍レンズ群は、２つのサブ群を有し、その一方のサブ群が、他方のサブ群との関係において光軸方向の両移動端のいずれか一方に選択して位置する可動サブ群である切替群であること；短焦点距離端から中間焦点距離に至る短焦点距離側ズーミング域と、中間焦点距離から長焦点距離端に至る長焦点距離側ズーミング域とで、切替群中の可動サブ群は互いに異なるいずれか一方の移動端に位置すること；及び切替群と他の変倍レンズ群のズーミング基礎軌跡は、上記中間焦点距離において不連続であり、可動サブ群の位置に応じ、所定の像面に結像するように定められていること；を特徴としている。図１に示したステップズームレンズ鏡筒のズーミング軌跡では、中間焦点距離におけるズーミング基礎軌跡の不連続性をなくしている。また、図１では、第１レンズ群Ｌ１ないし第４レンズ群Ｌ４を単レンズとして図示したが、これらは勿論複数のレンズから構成するのが普通である。
【００１１】
図１ないし図１９は、本実施形態のズームレンズ鏡筒の全体構造を示している。カメラボディに固定される固定筒１１には、図２ないし図５に示すように、その内周面に雌ヘリコイド１１ａと、光軸と平行な方向の直進案内溝１１ｂとが形成されている。この固定筒１１の雌ヘリコイド１１ａには、ヘリコイド環１２の後端部に形成した雄ヘリコイド１２ａが螺合する。ヘリコイド環１２の内周面には、第２直進案内環１３が相対回転自在に、光軸方向にはヘリコイド環１２と一緒に移動する態様で嵌まっている。すなわち、ヘリコイド環１２の内周面には周方向溝１２ｃが形成されており、この周方向溝１２ｃに、第２直進案内環１３の外周面に形成した案内突起１３ａが相対回転自在に嵌まっている。周方向溝１２ｃと案内突起１３ａは、ヘリコイド環１２と第２直進案内環１３の使用状態では係合を保持する。第２直進案内環１３の後端部には、固定筒１１の直進案内溝１１ｂに嵌まる径方向突起１３ｂが形成されている。
【００１２】
雄ヘリコイド１２ａの山部には平歯車１２ｂが形成されていて、この平歯車１２ｂが、固定筒１１の内面凹部１１ｃ（図２）に位置させて回動自在に支持した駆動ピニオン１４と常時噛み合う。したがって、駆動ピニオン１４が正逆に回転駆動されると、ヘリコイド環１２が回転しながら光軸方向に進退し、ヘリコイド環１２と一緒に第２直進案内環１３が直進移動する。
【００１３】
第２直進案内環１３の内周には、カム環１５が嵌まっている。図６はこのカム環１５の展開形状を示している。このカム環１５の後端部外周には、雄ヘリコイド１５ａと、この雄ヘリコイド１５ａの一部から径方向に突出させたガイドピン１５ｂが形成されている。雄ヘリコイド１５ａは、第２直進案内環１３の内周面に形成した雌ヘリコイド１３ｃに螺合し、ガイドピン１５ｂは第２直進案内環１３に貫通させて形成した、周方向成分と光軸方向成分を有する逃がし溝１３ｄに嵌まっている。このガイドピン１５ｂはさらに、逃がし溝１３ｄを貫通してヘリコイド環１２の内周面に形成された光軸と平行な方向の直進ガイド溝１２ｄ（図２）に嵌まっている。従って、カム環１５は、ヘリコイド環１２が回転すると、雌ヘリコイド１３ｃと雄ヘリコイド１５ａの螺合関係に従って回転しながら光軸方向に直進移動する。カム環１５の内周面には、雌ヘリコイド１５ｃと有底カム溝１５ｄ（図６、図１９）が形成されている。
【００１４】
カム環１５の内側には、切替環１６、第１レンズ群Ｌ１を支持する１群支持環（前方レンズ支持枠）１７及び第１直進案内環１８が順番に嵌まっている（図９参照）。図７は切替環１６単体の展開形状を示している。切替環１６と１群支持環１７は相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する一対の環状体である。１群支持環１７の後端部外周には、雄ヘリコイド１７ａが形成されており、この雄ヘリコイド１７ａの直前に、切替環１６の後端部内周に形成した周方向溝１６ａ（図７）に相対回転自在に嵌まるガイド突起１７ｂが形成されている。
【００１５】
そして、１群支持環１７の雄ヘリコイド１７ａはカム環１５の雌ヘリコイド１５ｃに螺合し、切替環１６の後端部外周に突出形成した回転伝達突起１６ｂは、カム環１５の内周面に形成した光軸と平行な回転伝達溝１５ｅに嵌まっている。
【００１６】
一方、第１直進案内環１８の後端部外周に形成したガイド突起１８ａは、第２直進案内環１３の内周面に形成した光軸と平行な直進案内溝１３ｅに嵌まっており、また、この第１直進案内環１８の外周面に形成した光軸と平行な直進案内溝１８ｂ（図９参照）に、１群支持環１７の内周面に形成した直進ガイド突起１７ｃ（同）が摺動自在に嵌まっている。つまり、第２直進案内環１３、第１直進案内環１８、１群支持環１７は回転せずに、光軸方向に移動する部材である。また、第１直進案内環１８の後端部に形成したフランジ１８ｆ（図９）は、カム環１５の後端部内周に形成した周方向溝１５ｆ（図６）に相対回転自在で光軸方向には一緒に移動するように係合している。
【００１７】
従って、カム環１５の回転が回転伝達溝１５ｅと回転伝達突起１６ｂを介して切替環１６に伝達されると、雌ヘリコイド１５ｃに噛み合う雄ヘリコイド１７ａを有し第１直進案内環１８によって回転を規制されている１群支持枠１７が光軸方向に移動する。
【００１８】
１群支持環１７には、４群支持環１９が光軸方向の直進移動を自在にして支持されている。すなわち、第４レンズ群Ｌ４を支持する４群支持環１９の周囲には、３本の光軸平行腕１９ａが形成されており、この光軸平行腕１９ａが１群支持環１７の光軸と平行な直進案内溝１７ｄに嵌まっている。
【００１９】
また、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を支持する２−３群ブロック２０の周囲には、３本の光軸と平行な方向の直進案内腕２０ａが形成されており、この直進案内腕２０ａは、第１直進案内環１８に形成した光軸と平行な方向の直進案内溝１８ｃに嵌まっている。さらに、この直進案内腕２０ａの先端に固定したカムフォロア２０ｂは、カム環１５の有底カム溝１５ｄに嵌まっている。図１０と図１１は、この２−３群ブロック２０の組立状態と分解状態を示している。このカム溝１５ｄは、図６、図１９に示すように、２−３群ブロック２０を撮影可能位置に位置させる撮影領域（図１９のワイドモード、モード切替区間、テレモード）１５ｄ１と、撮影を行わない収納位置に位置させる収納領域（収納位置）１５ｄ２と、撮影領域１５ｄ１から収納位置１５ｄ２に移行させるモード切替領域１５ｄ３を有している。このカム溝１５の撮影領域１５ｄ１の全部とモード切替領域１５ｄ３の収納領域１５ｄ２側の端部を除く領域は、カムフォロア２０ｂが最小のクリアランスで嵌まる幅狭領域であり、収納領域１５ｄ２及びモード切替領域１５ｄ３の収納位置側の端部領域は、後方が開放された開放カム領域である。従って、カム環１５が回転すると、２−３群ブロック２０が有底カム溝１５ｄに従って光軸方向に直進移動する。なお、カム環１５の周方向溝１５ｆに相対回転自在に嵌まる第１直進案内環１８のフランジ１８ｆには、２−３群ブロック２０が収納位置に位置するときに収納領域１５ｄ２の後方に位置してカムフォロア２０ｂを逃げる切欠１８ｆ’（図３、図９、図１８）が形成されている。
【００２０】
そして、この２−３群ブロック２０と４群支持環１９の間には、該４群支持環１９を後方に移動付勢圧縮ばね３１が挿入されている。４群支持環１９の光軸平行腕１９ａには、この圧縮ばね３１の力に抗して４群支持環１９の後退端を規制する、１群支持環１７の抜け止め突起１７ｅ（図８、図９）に係合する係合突起１９ｂ（図８）が形成されており、４群支持環１９は、常時は（撮影状態では）１群支持環１７に対する後退端に位置する。
【００２１】
２−３群ブロック２０の具体的構成を説明する前に、以上の構成による動作を纏めて説明すると、次のようになる。駆動ピニオン１４を介してヘリコイド環１２を回転駆動すると、ヘリコイド環１２は回転しながら光軸方向に移動し、回転を規制されている第２直進案内環１３がヘリコイド環１２と一緒に光軸方向に進退する。ヘリコイド環１２の回転は、カム環１５に伝達され、カム環１５は直進案内されている第１直進案内環１８を伴い、回転しながら光軸方向に進退する。そして、カム環１５が回転すると、切替環１６が直進案内されている１群支持環１７を伴いながら、光軸方向に進退する。１群支持環１７が収納位置から前方に移動するときには、圧縮ばね３１が徐々に伸張して４群支持環１９を１群支持環１７に対する後退端に位置させる。この後退端が撮影位置（ワイド端）であり、それ以後は１群支持環１７と４群支持環１９は一緒に移動する。１群支持環１７は第１レンズ群Ｌ１を搭載し、４群支持環１９は第４レンズ群Ｌ４を搭載しているから、図１のように、第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４はズーム域ではヘリコイド環１２の回転角に対しリニアに（間隔を変化させることなく）一緒に移動する。
【００２２】
また、収納位置では、図３に明らかなように、２−３群ブロック２０の前端面が第１レンズ群Ｌ１を固定した１群枠２９の後端面に極めて接近しまたは当接する。１群枠２９は、１群支持環１７の先端部に固定された部材である。このとき、カム溝１５ｄの収納領域１５ｄ２は後方が開放されているため、１群枠２９を介して、圧縮ばね３１の力に抗し２−３群ブロック２０が後方に押圧されると、カムフォロア２０ｂがカム溝１５ｄの前側カム面から離れて後退することができ、レンズ鏡筒の収納長が短縮される。収納位置では同時に、第４レンズ群Ｌ４を固定した４群枠３０が、圧縮ばね３１の力により遮光枠３５に当接する位置まで後退する。４群枠３０は４群支持環１９に固定された部材であり、遮光枠３５は、ヘリコイド環１２の後端面に固定された部材である。
【００２３】
一方、第１直進案内環１８によって直進案内されている２−３群ブロック２０の移動位置は、カム環１５の内周面に形成されている有底カム溝１５ｄによって規制される（定まる）。２−３群ブロック２０は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を支持しており、カム環１５と切替環１６は、その連続回転により、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３に図１に示す移動軌跡を与える。以下、特に図９ないし図１８について、この２−３群ブロック２０、カム環１５及び切替環１６の関連構造を説明する。
【００２４】
直進案内腕２０ａとカムフォロア２０ｂは、２−３群移動環２１に設けられている。この２−３群移動環２１と、先端部押え板２２との間に、前方から順に、第２レンズ群Ｌ２を支持した２群枠２３、第３レンズ群Ｌ３を支持した３群枠２４、差動連係環２５、差動環２６及び差動ばね２７が収納されている。先端部押え板２２は、光軸と平行な直進ガイドピン２２ａを有し、２群枠２３は、この直進ガイドピン２２ａに摺動自在に嵌まるガイドボス２３ａを有している。直進ガイドピン２２ａには２群枠２３を後方に押圧する圧縮ばね２２ｂが挿入されている。
【００２５】
３群枠２４（伝達機構）、差動連係環２５（伝達機構）、差動環２６（伝達機構）は、光軸を中心とする回転部材である。２群枠２３と３群枠２４は、互いに嵌合関係となる筒状部を有し、２群枠２３の筒状部の外周面には傾斜カム面２３ｂが形成され、３群枠２４の筒状部の内周面には、この傾斜カム面２３ｂに係合するフォロア突起２４ａが形成されている。傾斜カム面２３ｂは、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜した直線カム面である。また３群枠２４の外周面には、回転伝達突起２４ｂが形成されている。差動連係環２５の内周面には、回転伝達溝２５ａが形成されており、この回転伝達溝２５ａには３群枠２４の回転伝達突起２４ｂが嵌まっていて、差動連係環２５と３群枠２４が常に一緒に回動する。３群枠２４は圧縮ばね２２ｂの付勢力によって後方に押されており、２−３群移動環２１に当て付くことにより、その光軸方向位置が定められている。また、差動連係環２５の外周面には、強制回転伝達突起２５ｂが形成されており、この強制回転伝達突起２５ｂは差動環２６の内周面に形成した強制回転伝達溝２６ａに嵌まっている。強制回転伝達突起２５ｂと強制回転伝達溝２６ａの間には周方向の遊びが存在する（図１６、図１７参照）。
【００２６】
差動ばね（伝達機構）２７は、トーションばねからなるもので、光軸中心のコイル部２７ａは、差動連係環２５の内面に収納されて摩擦係合し、該コイル部２７ａから突出させた一対の脚部２７ｂは、差動連係環２５に穿設したばね穴２５ｃから径方向外方に突出している。２５ｄ（図１１）は、差動ばね２７が差動連係環２５から脱落するのを防ぐ突起である。差動ばね２７の一対の脚部２７ｂは、回転伝達突起２６ｂの周方向の両側面に当接するようにトーションが掛けられており、差動環２６が回転すると、通常は差動ばね２７を介して差動連係環２５が連れ回りする。一方、差動連係環２５が回動端に達する（差動連係環２５に一定以上の回動抵抗が存在する）と、一対の脚部２７ｂが開くように差動ばね２７が弾性変形し、差動連係環２５に対して差動環２６が相対回転する。
【００２７】
差動環２６の回転伝達突起２６ｂには、径方向の連動ピン２６ｃが固定されており、この連動ピン２６ｃが切替駒２８の内面に形成した光軸と平行な方向の回転伝達溝２８ａに嵌まっている。切替駒２８は、図９に示すように、第１直進案内環１８に形成した受け溝１８ｄに一定角度だけ周方向に移動できるように支持されている。そして、その外面に形成したフォロア突起２８ｂが、切替環１６の内面に形成した有底切替溝１６ｃに嵌まっている。
【００２８】
有底切替溝１６ｃは、図７、図１８に示すように、テレ区間１６ｃＴ、切替区間１６ｃＫ、及びワイド区間１６ｃＷを有する。テレ区間１６ｃＴとワイド区間１６ｃＷは、カム環１５の雌ヘリコイド１５ｃと同一リードで逆傾斜をなし、切替区間１６ｃＫは、光軸と平行をなしている。このため、カム環１５と切替環１６が一緒に回転するとき、切替駒２８のフォロア突起２８ｂがテレ区間１６ｃＴとワイド区間１６ｃＷに位置している間は、第１直進案内環１８と切替駒２８には相対回転が生じない。これに対し、フォロア突起２８ｂが切替区間１６ｃＫに係合しているときには、第１直進案内環１８に対する切替駒２８の相対回転が生じる。この相対回転により、図１のワイド域では第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を離間位置に保持し、モード切替区間で、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を接近位置に移動させ、テレ域では、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を接近位置に保持する。
【００２９】
３群枠２４と２−３群移動環２１には、図１４、図１５に示すように、３群枠２４の回動角をワイド位置とテレ位置の切替に必要充分な角度に規制する回動範囲規制溝２４ｃとストッパ突起２１ａが形成されている。これに対し、切替駒２８及び差動環２６の回動角は、この３群枠２４の回動角より大きい角度回転するように設定されており、その差を差動ばね２７が吸収する。
【００３０】
すなわち、いま、図１４に示すように、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が隔離している状態において、有底切替溝１６ｃ（切替駒移動機構）とフォロア突起（切替駒移動機構）２８ｂを介して、切替駒２８に図１６の反時計方向の回転が与えられると、差動環２６が回転し、その回転が回転伝達突起２６ｂと差動ばね２７の一対の脚部２７ｂの係合関係で差動連係環２５に伝達され、３群枠２４が同方向に回転する。３群枠２４の回動範囲規制溝２４ｃがストッパ突起２１ａに当接すると、常時３群枠２４と一緒に回動する差動連係環２５の回動も規制される。差動連係環２５の回動が規制された後も差動環２６は同方向に回転し、そのオーバチャージ分を差動ばね２７が弾性変形して吸収する。そして、３群枠２４が回転すると、圧縮ばね２２ｂによって後方に移動付勢されている２群枠２３は、フォロア突起２４ａと傾斜カム面２３ｂの関係に従って後方に移動し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を接近させる（図１５、図１７）。なお、差動環２６の強制回転伝達溝２６ａと差動連係環２５の強制回転伝達突起２５ｂは、差動連係環２５に何らかの原因で大きい回動抵抗が存在する結果差動環２６の回転初期に差動ばね２７の一対の脚部２７ｂが開いてしまったときに、互いに当接して、差動環２６の回転を強制的に差動連係環２５に伝達する作用を有する。
【００３１】
図１５と図１７の状態から切替駒２８が逆方向（時計方向）に回転すれば、以上とは逆に、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が隔離する。差動環２５、差動連係環２６及び差動ばね２７のオーバチャージ吸収作用は上述の正方向（反時計方向）への回転時と同様である。傾斜カム面２３ｂの両端部には、フォロア突起２４ａをテレ位置とワイド位置に安定して保持するための凹部２３ｂ１と２３ｂ２とが形成されている。さらに、両端部にこの凹部２３ｂ１と２３ｂ２を有する傾斜カム面２３ｂ（及び対応するフォロア突起２４ａ）は、２群枠２３（３群枠２４）の周方向に等角度間隔で４個設けられており、２群枠２３と３群枠２４の嵌合関係と相俟ち、ワイド位置とテレ位置でのレンズ群Ｌ２とＬ３のレンズ間隔精度及び同心性を確保する。
【００３２】
なお、以上のズームレンズ鏡筒において、２−３群ブロック２０の２−３群移動枠２１の後方にはシャッタブロック３２が固定されており、このシャッタブロック３２からは、カメラ本体の制御回路に接続されるＦＰＣ基板３３が出ている。また、１群枠１７の先端面の内面と、２−３群ブロック２０の前端面との間には、遮光蛇腹３４が位置している。
【００３３】
次に、図１９に基づいて、本ステップズームレンズ鏡筒のフォーカス動作を説明する。本実施形態では、カム環１５のカム溝１５ｄによって（カム環１５の回転によって）フォーカシングも行う。このため、ワイドモードで４段（ステップ１、２、３、４）、テレ側で２段（ステップ５、６）の合計６段の焦点距離ステップを有し、各焦点距離ステップにおいてそれぞれ、無限遠撮影位置（∞位置）と最短撮影位置（Ｎ位置）の間で２−３群ブロック２０（第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３）を光軸方向に移動させるべく、カム溝１５ｄ形状が設定されている。より具体的には、カム溝１５ｄは、回転方向の順に、ステップ１の∞位置、Ｎ位置、ステップ２のＮ位置、∞位置、ステップ３の∞位置、Ｎ位置、ステップ４のＮ位置、∞位置を順番に有し、モード切替区間を挟んで、ステップ５の∞位置、Ｎ位置、ステップ６のＮ位置、∞位置を順番に有している。カム環１５の回転角（位置）は、設定焦点距離及び被写体距離情報に応じて制御される。
【００３４】
このように、隣り合うステップのＮ位置同士、∞位置同士を隣接させることにより、カム溝１５ｄの形状を単純化し、全長を短くすることができる。
【００３５】
以上の実施形態において、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はズームレンズ系を構成し、そのうちの第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３は、短焦点距離端から中間焦点距離に至る領域と該中間焦点距離から長焦点距離端に至る領域とで、間隔を二段階に変化させる（図１）。そして、この間隔可変の第２レンズ群（第１のレンズ群）Ｌ２と第３レンズ群（第２のレンズ群）Ｌ３は、それぞれ２群枠（第１レンズ枠）２３と３群枠（第２レンズ枠）２４に支持（固定）されている。２群枠２３は光軸方向に直進案内され、３群枠２４は光軸方向移動を規制して回転のみ可能である。
【００３６】
２群枠２３と３群枠２４は、互いに嵌合関係となる筒状部を有し、２群枠２３の筒状部の外周面には傾斜カム面２３ｂが形成され、３群枠２４の筒状部の内周面には、この傾斜カム面２３ｂに係合するフォロア突起２４ａが形成されている。傾斜カム面２３ｂは、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜している。この２群枠２３と３群枠２４は、圧縮ばね２２ｂによって、傾斜カム面２３ｂとフォロア突起２４ａが常時当接する方向に付勢されている。
【００３７】
このため、切替駒２８、差動環２６、差動ばね２７及び差動連係環２５を介して３群枠２４が正逆にさせることにより、圧縮ばね２２ｂによって後方に移動付勢されている２群枠２３を、フォロア突起２４ａと傾斜カム面２３ｂの関係に従って光軸方向に移動させ、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔を広狭二段階に変化させることができる。
【００３８】
また、傾斜カム面２３ｂの両端部には、フォロア突起２４ａをワイド位置とテレ位置に安定して保持するための凹部２３ｂ１と２３ｂ２とが形成されていて、この傾斜カム面２３ｂは周方向に等角度間隔で３個設けられているので、２群枠２３と３群枠２４の嵌合関係と相俟ち、ワイド位置とテレ位置でのレンズ群Ｌ２とＬ３のレンズ間隔精度及び同心性を確保することができる。
【００４０】
また、以上の実施形態は、図１のズームレンズ系に適用したものであるが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において、間隔を広狭二段階に変化させる２つのレンズ群を有するレンズ間隔可変機構一般に用いることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成によって第２レンズ枠を正逆回転させて切替群の間隔を変化させることができるレンズ間隔可変機構を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズ鏡筒を適用する、切替群を有するステップズームレンズ系のズーミング基礎軌跡を示す図である。
【図２】本発明によるズームレンズ鏡筒の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】同ズームレンズ鏡筒の収納状態における上半断面図である。
【図４】同ズームレンズ鏡筒のワイド端無限遠撮影状態における上半断面図である。
【図５】同ズームレンズ鏡筒のテレ端無限遠撮影状態における上半断面図である。
【図６】同ズームレンズ鏡筒のカム環の内周面の展開図である。
【図７】同ズームレンズ鏡筒の切替環の内周面の展開図である。
【図８】同ズームレンズ鏡筒の１群支持環と４群枠との係止構造を示す上半断面図である。
【図９】同ズームレンズ鏡筒の切替環、１群支持環及び第１直進案内環の分解斜視図である。
【図１０】同ズームレンズ鏡筒の２−３群ブロックの斜視図である。
【図１１】同２−３群ブロックの分解斜視図である。
【図１２】同２−３群ブロックを含む切替機構部分の上半断面図である。
【図１３】同２−３群ブロック中の差動連係環、差動環及び差動ばねによるオーバチャージ機構を示す斜視図である。
【図１４】同２−３群ブロックのワイドモード時の状態を示す展開図である。
【図１５】同２−３群ブロックのテレモード時の状態を示す展開図である。
【図１６】同２−３群ブロックのワイドモード時の状態を示す正面図である。
【図１７】同２−３群ブロックのテレモード時の状態を示す正面図である。
【図１８】同２−３群ブロックのワイドモードとテレモードの切替状態を示す展開図である。
【図１９】カム環のカム形状の展開図である。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群（第１のレンズ群）
Ｌ３ 第３レンズ群（第２のレンズ群）
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ２３ 間隔変化群
１１ 固定筒
１１ａ 雌ヘリコイド
１１ｂ 直進案内溝
１１ｃ 内面凹部
１２ ヘリコイド環
１２ａ 雄ヘリコイド
１２ｂ 平歯車
１２ｃ 周方向溝
１２ｄ 直進ガイド溝
１３ 第２直進案内環
１３ａ 案内突起
１３ｂ 径方向突起
１３ｃ 雌ヘリコイド
１３ｄ 逃がし溝
１４ 駆動ピニオン
１５ カム環
１５ａ 雄ヘリコイド
１５ｂ ガイドピン
１５ｃ 雌ヘリコイド
１５ｄ 有底カム溝
１５ｅ 回転伝達溝
１６ 切替環
１６ａ 周方向溝
１６ｂ 回転伝達突起
１６ｃ 有底切替溝（切替駒移動機構）
１６ｃＴ テレ区間
１６ｃＫ 切替区間
１６ｃＷ ワイド区間
１７ １群支持環
１７ａ 雄ヘリコイド
１７ｂ ガイド突起
１７ｃ 直進ガイド突起
１７ｅ 抜け止め突起
１８ 第１直進案内環
１８ａ ガイド突起
１８ｂ 直進案内溝
１８ｃ 直進案内溝
１８ｄ 受け溝
１８ｆ フランジ
１８ｆ’ 切欠
１９ ４群支持環
１９ａ 光軸平行腕
１９ｂ 係合突起
２０ ２−３群ブロック
２０ａ 直進案内腕
２０ｂ カムフォロア
２１ ２−３群移動環
２１ａ ストッパ突起
２２ 先端部押え板
２２ａ 直進ガイドピン
２２ｂ 圧縮ばね
２３ ２群枠（第１レンズ枠）
２３ａ ガイドボス
２３ｂ 傾斜カム面
２４ ３群枠（第２レンズ枠）（伝達機構）
２４ａ フォロア突起
２４ｂ 回転伝達突起
２４ｃ 回動範囲規制溝
２５ 差動連係環（伝達機構）
２５ａ 回転伝達溝
２５ｂ 強制回転伝達突起
２５ｃ ばね穴
２６ 差動環（伝達機構）
２６ａ 強制回転伝達溝
２６ｂ 回転伝達突起
２６ｃ 連動ピン
２７ 差動ばね（伝達機構）
２７ｂ 脚部
２８ 切替駒
２８ａ 回転伝達溝
２８ｂ フォロア突起（切替駒移動機構）
２９ １群枠
３０ ４群枠
３１ 圧縮ばね
３２ シャッタブロック
３３ ＦＰＣ基板
３４ 遮光蛇腹
３５ 遮光板
【技術分野】
本発明は、レンズ間隔可変機構に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
本出願人は、中間の焦点距離で構成レンズ群のうちの２つのレンズ群の間隔を切り替えるズームレンズ系を提案した。具体的には、焦点距離を変化させる可動の複数の変倍レンズ群を有すること；少なくとも一つの変倍レンズ群は、２つのサブ群を有し、その一方のサブ群が、他方のサブ群との関係において光軸方向の両移動端のいずれか一方に選択して位置する可動サブ群である切替群であること；短焦点距離端から中間焦点距離に至る短焦点距離側ズーミング域と、中間焦点距離から長焦点距離端に至る長焦点距離側ズーミング域とで、切替群中の可動サブ群は互いに異なるいずれか一方の移動端に位置すること；及び切替群と他の変倍レンズ群のズーミング基礎軌跡は、中間焦点距離において不連続であり、可動サブ群の位置に応じ、所定の像面に結像するように定められていること；を特徴とするズームレンズ系である（特開２０００‐２７５５１８号）。
【０００３】
このズームレンズ系を実現するには、中間焦点距離で２つのサブ群（レンズ群）の間隔を変化させなければならない。
【０００４】
【特許文献】
特開２０００−２７５５１８号公報
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、以上のような中間焦点距離で２つのサブ群（レンズ群）の間隔を変化させるズームレンズ系において、２つのサブ群に相対移動を与えるための駆動機構の構成が簡単なレンズ間隔可変機構を得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、ズームレンズ系を構成するレンズ群中の第１のレンズ群と第２のレンズ群を、短焦点距離端から中間焦点距離に至る領域と該中間焦点距離から長焦点距離端に至る領域とで間隔を二段階に変化させるレンズ鏡筒において、第１のレンズ群を支持した、光軸方向の直進移動が可能な第１レンズ枠；第２のレンズ群を支持し、第１レンズ枠に対して一定角度の相対回転が可能な光軸方向移動を規制した第２レンズ枠；第１レンズ枠と第２レンズ枠にそれぞれ形成した互いに嵌合関係となる一対の筒状部；この一対の筒状部の嵌合面のいずれか一方に周方向に間隔をおいて形成した、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜した複数の傾斜カム面と、他方に形成した、この傾斜カム面に対応するフォロア突起；この傾斜カム面とフォロア突起とが常時当接する方向に第１レンズ枠を移動付勢するばね手段；第１レンズ枠と第２レンズ枠を支持する、光軸方向に直進案内された２レンズ群ブロック；この２レンズ群ブロックの光軸方向移動位置を制御する、回転駆動されるカム環；このカム環と相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する直進案内環の周面に、一定角度の往復回動を可能に支持された切替駒；この切替駒をカム環の回転に連動させて中間焦点距離において往復移動させる切替駒移動機構；及び、この切替駒の往復移動を第２レンズ枠に伝達して往復回動させる伝達機構；を有することを特徴としている。
【０００７】
切替駒移動機構は、カム環と一緒に回動する切替環の周面に形成した切替溝と、この切替溝に係合するように切替駒に設けたフォロア突起を有することが好ましい。より具体的には、切替環は回動しながらカム環及び直進案内環に対して光軸方向に相対移動される回転進退環とする。そして、この切替環に形成する切替溝は、切替環が直進案内環に対して回動しながら光軸方向に相対移動するときに、フォロア突起を介して切替駒に回動力を伝達する、光軸と略平行をなす切替区間と、この切替区間を挟んで位置し、切替環が直進案内環に対して回動しながら光軸方向に相対移動するときに、切替駒を回動させない傾斜成分をそれぞれ有するワイド区間とテレ区間とを有するように構成するとよい。また、第１のレンズ群と第２のレンズ群よりも前方に位置する別のレンズ群を支持し光軸方向に直進案内された前方レンズ支持枠を備え、この前方レンズ支持枠の外側に位置し該前方レンズ支持枠と一緒に光軸方向に移動する外観筒を上記の切替環とすることが好ましい。
【０００８】
傾斜カム面の両端部には、フォロア突起を安定して保持するための凹部を形成し、レンズ間隔精度及び同心精度を高めることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
最初に、図１について、本実施形態のズームレンズ鏡筒を適用するズームレンズ光学系を説明する。このズームレンズ系は、物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群Ｌ１、負のパワーの第２レンズ群Ｌ２、正のパワーの第３レンズ群Ｌ３、及び負のパワーの第４レンズ群Ｌ４からなっている。第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３は、中間焦点距離域（モード切替区間）において互いの間隔を変化させる（ワイド域（ワイドモード）での長間隔をテレ域（テレモード）での短間隔に変化させる）間隔変化群（Ｌ２３とする）であり、ワイド域、テレ域ではそれぞれ一体に移動する。第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４は、常時一体に移動する。第１レンズ群Ｌ１、間隔変化群Ｌ２３及び第４レンズ群Ｌ４は、短焦点距離端（ワイド端、Ｗ）から長焦点距離端（テレ端、Ｔ）に至る全ズーム域において像側から被写体側に単調に移動する。この実施形態のズームレンズ鏡筒は、焦点距離を複数段（６段）に設定したステップズームレンズ鏡筒であり、間隔変化群Ｌ２３は、このステップズームレンズ鏡筒におけるフォーカス群として作用する。すなわち、図１の実線は、フォーカス動作を含むカム軌跡であり、間隔変化群（フォーカスレンズ群）Ｌ２３の無限遠物体撮影時のズーミング基礎軌跡は一点鎖線で示した。
【００１０】
以上のような中間焦点距離における間隔変化群を有するズームレンズ系は、本出願人が特開２０００−２７５５１８号で提案した。このズームレンズ系は、焦点距離を変化させる可動の複数の変倍レンズ群を有すること；少なくとも一つの変倍レンズ群は、２つのサブ群を有し、その一方のサブ群が、他方のサブ群との関係において光軸方向の両移動端のいずれか一方に選択して位置する可動サブ群である切替群であること；短焦点距離端から中間焦点距離に至る短焦点距離側ズーミング域と、中間焦点距離から長焦点距離端に至る長焦点距離側ズーミング域とで、切替群中の可動サブ群は互いに異なるいずれか一方の移動端に位置すること；及び切替群と他の変倍レンズ群のズーミング基礎軌跡は、上記中間焦点距離において不連続であり、可動サブ群の位置に応じ、所定の像面に結像するように定められていること；を特徴としている。図１に示したステップズームレンズ鏡筒のズーミング軌跡では、中間焦点距離におけるズーミング基礎軌跡の不連続性をなくしている。また、図１では、第１レンズ群Ｌ１ないし第４レンズ群Ｌ４を単レンズとして図示したが、これらは勿論複数のレンズから構成するのが普通である。
【００１１】
図１ないし図１９は、本実施形態のズームレンズ鏡筒の全体構造を示している。カメラボディに固定される固定筒１１には、図２ないし図５に示すように、その内周面に雌ヘリコイド１１ａと、光軸と平行な方向の直進案内溝１１ｂとが形成されている。この固定筒１１の雌ヘリコイド１１ａには、ヘリコイド環１２の後端部に形成した雄ヘリコイド１２ａが螺合する。ヘリコイド環１２の内周面には、第２直進案内環１３が相対回転自在に、光軸方向にはヘリコイド環１２と一緒に移動する態様で嵌まっている。すなわち、ヘリコイド環１２の内周面には周方向溝１２ｃが形成されており、この周方向溝１２ｃに、第２直進案内環１３の外周面に形成した案内突起１３ａが相対回転自在に嵌まっている。周方向溝１２ｃと案内突起１３ａは、ヘリコイド環１２と第２直進案内環１３の使用状態では係合を保持する。第２直進案内環１３の後端部には、固定筒１１の直進案内溝１１ｂに嵌まる径方向突起１３ｂが形成されている。
【００１２】
雄ヘリコイド１２ａの山部には平歯車１２ｂが形成されていて、この平歯車１２ｂが、固定筒１１の内面凹部１１ｃ（図２）に位置させて回動自在に支持した駆動ピニオン１４と常時噛み合う。したがって、駆動ピニオン１４が正逆に回転駆動されると、ヘリコイド環１２が回転しながら光軸方向に進退し、ヘリコイド環１２と一緒に第２直進案内環１３が直進移動する。
【００１３】
第２直進案内環１３の内周には、カム環１５が嵌まっている。図６はこのカム環１５の展開形状を示している。このカム環１５の後端部外周には、雄ヘリコイド１５ａと、この雄ヘリコイド１５ａの一部から径方向に突出させたガイドピン１５ｂが形成されている。雄ヘリコイド１５ａは、第２直進案内環１３の内周面に形成した雌ヘリコイド１３ｃに螺合し、ガイドピン１５ｂは第２直進案内環１３に貫通させて形成した、周方向成分と光軸方向成分を有する逃がし溝１３ｄに嵌まっている。このガイドピン１５ｂはさらに、逃がし溝１３ｄを貫通してヘリコイド環１２の内周面に形成された光軸と平行な方向の直進ガイド溝１２ｄ（図２）に嵌まっている。従って、カム環１５は、ヘリコイド環１２が回転すると、雌ヘリコイド１３ｃと雄ヘリコイド１５ａの螺合関係に従って回転しながら光軸方向に直進移動する。カム環１５の内周面には、雌ヘリコイド１５ｃと有底カム溝１５ｄ（図６、図１９）が形成されている。
【００１４】
カム環１５の内側には、切替環１６、第１レンズ群Ｌ１を支持する１群支持環（前方レンズ支持枠）１７及び第１直進案内環１８が順番に嵌まっている（図９参照）。図７は切替環１６単体の展開形状を示している。切替環１６と１群支持環１７は相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する一対の環状体である。１群支持環１７の後端部外周には、雄ヘリコイド１７ａが形成されており、この雄ヘリコイド１７ａの直前に、切替環１６の後端部内周に形成した周方向溝１６ａ（図７）に相対回転自在に嵌まるガイド突起１７ｂが形成されている。
【００１５】
そして、１群支持環１７の雄ヘリコイド１７ａはカム環１５の雌ヘリコイド１５ｃに螺合し、切替環１６の後端部外周に突出形成した回転伝達突起１６ｂは、カム環１５の内周面に形成した光軸と平行な回転伝達溝１５ｅに嵌まっている。
【００１６】
一方、第１直進案内環１８の後端部外周に形成したガイド突起１８ａは、第２直進案内環１３の内周面に形成した光軸と平行な直進案内溝１３ｅに嵌まっており、また、この第１直進案内環１８の外周面に形成した光軸と平行な直進案内溝１８ｂ（図９参照）に、１群支持環１７の内周面に形成した直進ガイド突起１７ｃ（同）が摺動自在に嵌まっている。つまり、第２直進案内環１３、第１直進案内環１８、１群支持環１７は回転せずに、光軸方向に移動する部材である。また、第１直進案内環１８の後端部に形成したフランジ１８ｆ（図９）は、カム環１５の後端部内周に形成した周方向溝１５ｆ（図６）に相対回転自在で光軸方向には一緒に移動するように係合している。
【００１７】
従って、カム環１５の回転が回転伝達溝１５ｅと回転伝達突起１６ｂを介して切替環１６に伝達されると、雌ヘリコイド１５ｃに噛み合う雄ヘリコイド１７ａを有し第１直進案内環１８によって回転を規制されている１群支持枠１７が光軸方向に移動する。
【００１８】
１群支持環１７には、４群支持環１９が光軸方向の直進移動を自在にして支持されている。すなわち、第４レンズ群Ｌ４を支持する４群支持環１９の周囲には、３本の光軸平行腕１９ａが形成されており、この光軸平行腕１９ａが１群支持環１７の光軸と平行な直進案内溝１７ｄに嵌まっている。
【００１９】
また、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を支持する２−３群ブロック２０の周囲には、３本の光軸と平行な方向の直進案内腕２０ａが形成されており、この直進案内腕２０ａは、第１直進案内環１８に形成した光軸と平行な方向の直進案内溝１８ｃに嵌まっている。さらに、この直進案内腕２０ａの先端に固定したカムフォロア２０ｂは、カム環１５の有底カム溝１５ｄに嵌まっている。図１０と図１１は、この２−３群ブロック２０の組立状態と分解状態を示している。このカム溝１５ｄは、図６、図１９に示すように、２−３群ブロック２０を撮影可能位置に位置させる撮影領域（図１９のワイドモード、モード切替区間、テレモード）１５ｄ１と、撮影を行わない収納位置に位置させる収納領域（収納位置）１５ｄ２と、撮影領域１５ｄ１から収納位置１５ｄ２に移行させるモード切替領域１５ｄ３を有している。このカム溝１５の撮影領域１５ｄ１の全部とモード切替領域１５ｄ３の収納領域１５ｄ２側の端部を除く領域は、カムフォロア２０ｂが最小のクリアランスで嵌まる幅狭領域であり、収納領域１５ｄ２及びモード切替領域１５ｄ３の収納位置側の端部領域は、後方が開放された開放カム領域である。従って、カム環１５が回転すると、２−３群ブロック２０が有底カム溝１５ｄに従って光軸方向に直進移動する。なお、カム環１５の周方向溝１５ｆに相対回転自在に嵌まる第１直進案内環１８のフランジ１８ｆには、２−３群ブロック２０が収納位置に位置するときに収納領域１５ｄ２の後方に位置してカムフォロア２０ｂを逃げる切欠１８ｆ’（図３、図９、図１８）が形成されている。
【００２０】
そして、この２−３群ブロック２０と４群支持環１９の間には、該４群支持環１９を後方に移動付勢圧縮ばね３１が挿入されている。４群支持環１９の光軸平行腕１９ａには、この圧縮ばね３１の力に抗して４群支持環１９の後退端を規制する、１群支持環１７の抜け止め突起１７ｅ（図８、図９）に係合する係合突起１９ｂ（図８）が形成されており、４群支持環１９は、常時は（撮影状態では）１群支持環１７に対する後退端に位置する。
【００２１】
２−３群ブロック２０の具体的構成を説明する前に、以上の構成による動作を纏めて説明すると、次のようになる。駆動ピニオン１４を介してヘリコイド環１２を回転駆動すると、ヘリコイド環１２は回転しながら光軸方向に移動し、回転を規制されている第２直進案内環１３がヘリコイド環１２と一緒に光軸方向に進退する。ヘリコイド環１２の回転は、カム環１５に伝達され、カム環１５は直進案内されている第１直進案内環１８を伴い、回転しながら光軸方向に進退する。そして、カム環１５が回転すると、切替環１６が直進案内されている１群支持環１７を伴いながら、光軸方向に進退する。１群支持環１７が収納位置から前方に移動するときには、圧縮ばね３１が徐々に伸張して４群支持環１９を１群支持環１７に対する後退端に位置させる。この後退端が撮影位置（ワイド端）であり、それ以後は１群支持環１７と４群支持環１９は一緒に移動する。１群支持環１７は第１レンズ群Ｌ１を搭載し、４群支持環１９は第４レンズ群Ｌ４を搭載しているから、図１のように、第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４はズーム域ではヘリコイド環１２の回転角に対しリニアに（間隔を変化させることなく）一緒に移動する。
【００２２】
また、収納位置では、図３に明らかなように、２−３群ブロック２０の前端面が第１レンズ群Ｌ１を固定した１群枠２９の後端面に極めて接近しまたは当接する。１群枠２９は、１群支持環１７の先端部に固定された部材である。このとき、カム溝１５ｄの収納領域１５ｄ２は後方が開放されているため、１群枠２９を介して、圧縮ばね３１の力に抗し２−３群ブロック２０が後方に押圧されると、カムフォロア２０ｂがカム溝１５ｄの前側カム面から離れて後退することができ、レンズ鏡筒の収納長が短縮される。収納位置では同時に、第４レンズ群Ｌ４を固定した４群枠３０が、圧縮ばね３１の力により遮光枠３５に当接する位置まで後退する。４群枠３０は４群支持環１９に固定された部材であり、遮光枠３５は、ヘリコイド環１２の後端面に固定された部材である。
【００２３】
一方、第１直進案内環１８によって直進案内されている２−３群ブロック２０の移動位置は、カム環１５の内周面に形成されている有底カム溝１５ｄによって規制される（定まる）。２−３群ブロック２０は、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を支持しており、カム環１５と切替環１６は、その連続回転により、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３に図１に示す移動軌跡を与える。以下、特に図９ないし図１８について、この２−３群ブロック２０、カム環１５及び切替環１６の関連構造を説明する。
【００２４】
直進案内腕２０ａとカムフォロア２０ｂは、２−３群移動環２１に設けられている。この２−３群移動環２１と、先端部押え板２２との間に、前方から順に、第２レンズ群Ｌ２を支持した２群枠２３、第３レンズ群Ｌ３を支持した３群枠２４、差動連係環２５、差動環２６及び差動ばね２７が収納されている。先端部押え板２２は、光軸と平行な直進ガイドピン２２ａを有し、２群枠２３は、この直進ガイドピン２２ａに摺動自在に嵌まるガイドボス２３ａを有している。直進ガイドピン２２ａには２群枠２３を後方に押圧する圧縮ばね２２ｂが挿入されている。
【００２５】
３群枠２４（伝達機構）、差動連係環２５（伝達機構）、差動環２６（伝達機構）は、光軸を中心とする回転部材である。２群枠２３と３群枠２４は、互いに嵌合関係となる筒状部を有し、２群枠２３の筒状部の外周面には傾斜カム面２３ｂが形成され、３群枠２４の筒状部の内周面には、この傾斜カム面２３ｂに係合するフォロア突起２４ａが形成されている。傾斜カム面２３ｂは、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜した直線カム面である。また３群枠２４の外周面には、回転伝達突起２４ｂが形成されている。差動連係環２５の内周面には、回転伝達溝２５ａが形成されており、この回転伝達溝２５ａには３群枠２４の回転伝達突起２４ｂが嵌まっていて、差動連係環２５と３群枠２４が常に一緒に回動する。３群枠２４は圧縮ばね２２ｂの付勢力によって後方に押されており、２−３群移動環２１に当て付くことにより、その光軸方向位置が定められている。また、差動連係環２５の外周面には、強制回転伝達突起２５ｂが形成されており、この強制回転伝達突起２５ｂは差動環２６の内周面に形成した強制回転伝達溝２６ａに嵌まっている。強制回転伝達突起２５ｂと強制回転伝達溝２６ａの間には周方向の遊びが存在する（図１６、図１７参照）。
【００２６】
差動ばね（伝達機構）２７は、トーションばねからなるもので、光軸中心のコイル部２７ａは、差動連係環２５の内面に収納されて摩擦係合し、該コイル部２７ａから突出させた一対の脚部２７ｂは、差動連係環２５に穿設したばね穴２５ｃから径方向外方に突出している。２５ｄ（図１１）は、差動ばね２７が差動連係環２５から脱落するのを防ぐ突起である。差動ばね２７の一対の脚部２７ｂは、回転伝達突起２６ｂの周方向の両側面に当接するようにトーションが掛けられており、差動環２６が回転すると、通常は差動ばね２７を介して差動連係環２５が連れ回りする。一方、差動連係環２５が回動端に達する（差動連係環２５に一定以上の回動抵抗が存在する）と、一対の脚部２７ｂが開くように差動ばね２７が弾性変形し、差動連係環２５に対して差動環２６が相対回転する。
【００２７】
差動環２６の回転伝達突起２６ｂには、径方向の連動ピン２６ｃが固定されており、この連動ピン２６ｃが切替駒２８の内面に形成した光軸と平行な方向の回転伝達溝２８ａに嵌まっている。切替駒２８は、図９に示すように、第１直進案内環１８に形成した受け溝１８ｄに一定角度だけ周方向に移動できるように支持されている。そして、その外面に形成したフォロア突起２８ｂが、切替環１６の内面に形成した有底切替溝１６ｃに嵌まっている。
【００２８】
有底切替溝１６ｃは、図７、図１８に示すように、テレ区間１６ｃＴ、切替区間１６ｃＫ、及びワイド区間１６ｃＷを有する。テレ区間１６ｃＴとワイド区間１６ｃＷは、カム環１５の雌ヘリコイド１５ｃと同一リードで逆傾斜をなし、切替区間１６ｃＫは、光軸と平行をなしている。このため、カム環１５と切替環１６が一緒に回転するとき、切替駒２８のフォロア突起２８ｂがテレ区間１６ｃＴとワイド区間１６ｃＷに位置している間は、第１直進案内環１８と切替駒２８には相対回転が生じない。これに対し、フォロア突起２８ｂが切替区間１６ｃＫに係合しているときには、第１直進案内環１８に対する切替駒２８の相対回転が生じる。この相対回転により、図１のワイド域では第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を離間位置に保持し、モード切替区間で、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を接近位置に移動させ、テレ域では、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を接近位置に保持する。
【００２９】
３群枠２４と２−３群移動環２１には、図１４、図１５に示すように、３群枠２４の回動角をワイド位置とテレ位置の切替に必要充分な角度に規制する回動範囲規制溝２４ｃとストッパ突起２１ａが形成されている。これに対し、切替駒２８及び差動環２６の回動角は、この３群枠２４の回動角より大きい角度回転するように設定されており、その差を差動ばね２７が吸収する。
【００３０】
すなわち、いま、図１４に示すように、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が隔離している状態において、有底切替溝１６ｃ（切替駒移動機構）とフォロア突起（切替駒移動機構）２８ｂを介して、切替駒２８に図１６の反時計方向の回転が与えられると、差動環２６が回転し、その回転が回転伝達突起２６ｂと差動ばね２７の一対の脚部２７ｂの係合関係で差動連係環２５に伝達され、３群枠２４が同方向に回転する。３群枠２４の回動範囲規制溝２４ｃがストッパ突起２１ａに当接すると、常時３群枠２４と一緒に回動する差動連係環２５の回動も規制される。差動連係環２５の回動が規制された後も差動環２６は同方向に回転し、そのオーバチャージ分を差動ばね２７が弾性変形して吸収する。そして、３群枠２４が回転すると、圧縮ばね２２ｂによって後方に移動付勢されている２群枠２３は、フォロア突起２４ａと傾斜カム面２３ｂの関係に従って後方に移動し、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３を接近させる（図１５、図１７）。なお、差動環２６の強制回転伝達溝２６ａと差動連係環２５の強制回転伝達突起２５ｂは、差動連係環２５に何らかの原因で大きい回動抵抗が存在する結果差動環２６の回転初期に差動ばね２７の一対の脚部２７ｂが開いてしまったときに、互いに当接して、差動環２６の回転を強制的に差動連係環２５に伝達する作用を有する。
【００３１】
図１５と図１７の状態から切替駒２８が逆方向（時計方向）に回転すれば、以上とは逆に、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３が隔離する。差動環２５、差動連係環２６及び差動ばね２７のオーバチャージ吸収作用は上述の正方向（反時計方向）への回転時と同様である。傾斜カム面２３ｂの両端部には、フォロア突起２４ａをテレ位置とワイド位置に安定して保持するための凹部２３ｂ１と２３ｂ２とが形成されている。さらに、両端部にこの凹部２３ｂ１と２３ｂ２を有する傾斜カム面２３ｂ（及び対応するフォロア突起２４ａ）は、２群枠２３（３群枠２４）の周方向に等角度間隔で４個設けられており、２群枠２３と３群枠２４の嵌合関係と相俟ち、ワイド位置とテレ位置でのレンズ群Ｌ２とＬ３のレンズ間隔精度及び同心性を確保する。
【００３２】
なお、以上のズームレンズ鏡筒において、２−３群ブロック２０の２−３群移動枠２１の後方にはシャッタブロック３２が固定されており、このシャッタブロック３２からは、カメラ本体の制御回路に接続されるＦＰＣ基板３３が出ている。また、１群枠１７の先端面の内面と、２−３群ブロック２０の前端面との間には、遮光蛇腹３４が位置している。
【００３３】
次に、図１９に基づいて、本ステップズームレンズ鏡筒のフォーカス動作を説明する。本実施形態では、カム環１５のカム溝１５ｄによって（カム環１５の回転によって）フォーカシングも行う。このため、ワイドモードで４段（ステップ１、２、３、４）、テレ側で２段（ステップ５、６）の合計６段の焦点距離ステップを有し、各焦点距離ステップにおいてそれぞれ、無限遠撮影位置（∞位置）と最短撮影位置（Ｎ位置）の間で２−３群ブロック２０（第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３）を光軸方向に移動させるべく、カム溝１５ｄ形状が設定されている。より具体的には、カム溝１５ｄは、回転方向の順に、ステップ１の∞位置、Ｎ位置、ステップ２のＮ位置、∞位置、ステップ３の∞位置、Ｎ位置、ステップ４のＮ位置、∞位置を順番に有し、モード切替区間を挟んで、ステップ５の∞位置、Ｎ位置、ステップ６のＮ位置、∞位置を順番に有している。カム環１５の回転角（位置）は、設定焦点距離及び被写体距離情報に応じて制御される。
【００３４】
このように、隣り合うステップのＮ位置同士、∞位置同士を隣接させることにより、カム溝１５ｄの形状を単純化し、全長を短くすることができる。
【００３５】
以上の実施形態において、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はズームレンズ系を構成し、そのうちの第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３は、短焦点距離端から中間焦点距離に至る領域と該中間焦点距離から長焦点距離端に至る領域とで、間隔を二段階に変化させる（図１）。そして、この間隔可変の第２レンズ群（第１のレンズ群）Ｌ２と第３レンズ群（第２のレンズ群）Ｌ３は、それぞれ２群枠（第１レンズ枠）２３と３群枠（第２レンズ枠）２４に支持（固定）されている。２群枠２３は光軸方向に直進案内され、３群枠２４は光軸方向移動を規制して回転のみ可能である。
【００３６】
２群枠２３と３群枠２４は、互いに嵌合関係となる筒状部を有し、２群枠２３の筒状部の外周面には傾斜カム面２３ｂが形成され、３群枠２４の筒状部の内周面には、この傾斜カム面２３ｂに係合するフォロア突起２４ａが形成されている。傾斜カム面２３ｂは、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜している。この２群枠２３と３群枠２４は、圧縮ばね２２ｂによって、傾斜カム面２３ｂとフォロア突起２４ａが常時当接する方向に付勢されている。
【００３７】
このため、切替駒２８、差動環２６、差動ばね２７及び差動連係環２５を介して３群枠２４が正逆にさせることにより、圧縮ばね２２ｂによって後方に移動付勢されている２群枠２３を、フォロア突起２４ａと傾斜カム面２３ｂの関係に従って光軸方向に移動させ、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間隔を広狭二段階に変化させることができる。
【００３８】
また、傾斜カム面２３ｂの両端部には、フォロア突起２４ａをワイド位置とテレ位置に安定して保持するための凹部２３ｂ１と２３ｂ２とが形成されていて、この傾斜カム面２３ｂは周方向に等角度間隔で３個設けられているので、２群枠２３と３群枠２４の嵌合関係と相俟ち、ワイド位置とテレ位置でのレンズ群Ｌ２とＬ３のレンズ間隔精度及び同心性を確保することができる。
【００４０】
また、以上の実施形態は、図１のズームレンズ系に適用したものであるが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において、間隔を広狭二段階に変化させる２つのレンズ群を有するレンズ間隔可変機構一般に用いることができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成によって第２レンズ枠を正逆回転させて切替群の間隔を変化させることができるレンズ間隔可変機構を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるズームレンズ鏡筒を適用する、切替群を有するステップズームレンズ系のズーミング基礎軌跡を示す図である。
【図２】本発明によるズームレンズ鏡筒の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】同ズームレンズ鏡筒の収納状態における上半断面図である。
【図４】同ズームレンズ鏡筒のワイド端無限遠撮影状態における上半断面図である。
【図５】同ズームレンズ鏡筒のテレ端無限遠撮影状態における上半断面図である。
【図６】同ズームレンズ鏡筒のカム環の内周面の展開図である。
【図７】同ズームレンズ鏡筒の切替環の内周面の展開図である。
【図８】同ズームレンズ鏡筒の１群支持環と４群枠との係止構造を示す上半断面図である。
【図９】同ズームレンズ鏡筒の切替環、１群支持環及び第１直進案内環の分解斜視図である。
【図１０】同ズームレンズ鏡筒の２−３群ブロックの斜視図である。
【図１１】同２−３群ブロックの分解斜視図である。
【図１２】同２−３群ブロックを含む切替機構部分の上半断面図である。
【図１３】同２−３群ブロック中の差動連係環、差動環及び差動ばねによるオーバチャージ機構を示す斜視図である。
【図１４】同２−３群ブロックのワイドモード時の状態を示す展開図である。
【図１５】同２−３群ブロックのテレモード時の状態を示す展開図である。
【図１６】同２−３群ブロックのワイドモード時の状態を示す正面図である。
【図１７】同２−３群ブロックのテレモード時の状態を示す正面図である。
【図１８】同２−３群ブロックのワイドモードとテレモードの切替状態を示す展開図である。
【図１９】カム環のカム形状の展開図である。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群（第１のレンズ群）
Ｌ３ 第３レンズ群（第２のレンズ群）
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ２３ 間隔変化群
１１ 固定筒
１１ａ 雌ヘリコイド
１１ｂ 直進案内溝
１１ｃ 内面凹部
１２ ヘリコイド環
１２ａ 雄ヘリコイド
１２ｂ 平歯車
１２ｃ 周方向溝
１２ｄ 直進ガイド溝
１３ 第２直進案内環
１３ａ 案内突起
１３ｂ 径方向突起
１３ｃ 雌ヘリコイド
１３ｄ 逃がし溝
１４ 駆動ピニオン
１５ カム環
１５ａ 雄ヘリコイド
１５ｂ ガイドピン
１５ｃ 雌ヘリコイド
１５ｄ 有底カム溝
１５ｅ 回転伝達溝
１６ 切替環
１６ａ 周方向溝
１６ｂ 回転伝達突起
１６ｃ 有底切替溝（切替駒移動機構）
１６ｃＴ テレ区間
１６ｃＫ 切替区間
１６ｃＷ ワイド区間
１７ １群支持環
１７ａ 雄ヘリコイド
１７ｂ ガイド突起
１７ｃ 直進ガイド突起
１７ｅ 抜け止め突起
１８ 第１直進案内環
１８ａ ガイド突起
１８ｂ 直進案内溝
１８ｃ 直進案内溝
１８ｄ 受け溝
１８ｆ フランジ
１８ｆ’ 切欠
１９ ４群支持環
１９ａ 光軸平行腕
１９ｂ 係合突起
２０ ２−３群ブロック
２０ａ 直進案内腕
２０ｂ カムフォロア
２１ ２−３群移動環
２１ａ ストッパ突起
２２ 先端部押え板
２２ａ 直進ガイドピン
２２ｂ 圧縮ばね
２３ ２群枠（第１レンズ枠）
２３ａ ガイドボス
２３ｂ 傾斜カム面
２４ ３群枠（第２レンズ枠）（伝達機構）
２４ａ フォロア突起
２４ｂ 回転伝達突起
２４ｃ 回動範囲規制溝
２５ 差動連係環（伝達機構）
２５ａ 回転伝達溝
２５ｂ 強制回転伝達突起
２５ｃ ばね穴
２６ 差動環（伝達機構）
２６ａ 強制回転伝達溝
２６ｂ 回転伝達突起
２６ｃ 連動ピン
２７ 差動ばね（伝達機構）
２７ｂ 脚部
２８ 切替駒
２８ａ 回転伝達溝
２８ｂ フォロア突起（切替駒移動機構）
２９ １群枠
３０ ４群枠
３１ 圧縮ばね
３２ シャッタブロック
３３ ＦＰＣ基板
３４ 遮光蛇腹
３５ 遮光板
Claims (5)
- ズームレンズ系を構成するレンズ群中の第１のレンズ群と第２のレンズ群を、短焦点距離端から中間焦点距離に至る領域と該中間焦点距離から長焦点距離端に至る領域とで間隔を二段階に変化させるレンズ鏡筒において、
上記第１のレンズ群を支持した、光軸方向の直進移動が可能な第１レンズ枠；
上記第２のレンズ群を支持し、上記第１レンズ枠に対して一定角度の相対回転が可能な光軸方向移動を規制した第２レンズ枠；
上記第１レンズ枠と第２レンズ枠にそれぞれ形成した互いに嵌合関係となる一対の筒状部；
この一対の筒状部の嵌合面のいずれか一方に周方向に間隔をおいて形成した、周方向及び軸方向の双方に対して傾斜した複数の傾斜カム面と、他方に形成した、この傾斜カム面に対応するフォロア突起；
この傾斜カム面とフォロア突起とが常時当接する方向に上記第１レンズ枠を移動付勢するばね手段；
上記第１レンズ枠と第２レンズ枠を支持する、光軸方向に直進案内された２レンズ群ブロック；
この２レンズ群ブロックの光軸方向移動位置を制御する、回転駆動されるカム環；
このカム環と相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する直進案内環の周面に、一定角度の往復回動を可能に支持された切替駒；
この切替駒を上記カム環の回転に連動させて上記中間焦点距離において往復移動させる切替駒移動機構；及び
この切替駒の往復移動を第２レンズ枠に伝達して往復回動させる伝達機構；
を有することを特徴とするレンズ間隔可変機構。 - 請求項１記載のレンズ間隔可変機構において、上記切替駒移動機構は、
上記カム環と一緒に回動する切替環の周面に形成した切替溝；及び
上記切替駒に設けた、上記切替溝に係合するフォロア突起；
を有しているレンズ間隔可変機構。 - 請求項２記載のレンズ間隔可変機構において、上記切替環は、回動しながら上記カム環及び直進案内環に対して光軸方向に相対移動され、
上記切替溝は、
光軸と略平行をなし、切替環が上記直進案内環に対して回動しながら光軸方向に相対移動するときに、上記フォロア突起を介して切替駒に回動力を伝達する切替区間；及び
この切替区間を挟んで位置し、切替環が上記直進案内環に対して回動しながら光軸方向に相対移動するときに、切替駒を回動させない傾斜成分をそれぞれ有するワイド区間とテレ区間；
を有しているレンズ間隔可変機構。 - 請求項３記載のレンズ間隔可変機構において、上記第１のレンズ群と第２のレンズ群よりも前方に位置する別のレンズ群を支持し、光軸方向に直進案内された前方レンズ支持枠を備え、上記切替環は、この前方レンズ支持枠の外側に位置し該前方レンズ支持枠と一緒に光軸方向に移動する外観筒であるレンズ間隔可変機構。
- 請求項１ないし４のいずれか１項記載のレンズ間隔可変機構において、傾斜カム面の両端部には、上記フォロア突起を安定して保持するための凹部が形成されているレンズ間隔可変機構。
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