JP4647958B2 - ズームレンズ鏡筒の駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、ズームレンズ鏡筒に関し、特に光学要素の駆動機構におけるばね付勢構造に関する。

ズームレンズ鏡筒の駆動機構では、光軸方向へ互いに異なる軌跡で移動する複数の移動枠の間をばね付勢してバックラッシュを取ることが行われている。特に、レンズ鏡筒の外観を構成する外筒は、外力を受ける可能性が大きいため、外力を受けても正常な位置に復帰できるように、強いばね付勢力が必要とされる。また、多段繰出式のズームレンズ鏡筒における最前方の外筒は、撮影光学系のうち最大径をもつレンズ群を保持することが一般的に行われるため、他の移動枠よりも重量がかさむことが多い。そのため、このような外筒の保持には、より強いばね付勢力が要求される。

また、光軸方向に並ぶ３つの移動部材を互いにばね付勢する場合、３つのうち光軸方向の最前方と最後方の移動部材にそれぞれ付勢ばねの一端部を接続し、この２つの付勢ばねの他端部が光軸方向中間の移動部材に接続されていた。

ところが、以上のような外筒を含む各移動枠の移動量の度合いによってばね付勢力の強弱が生じ、安定したばね付勢力を付与することが難しいという問題があった。例えば、変化するばね付勢力の中で最弱の状態を基準のばね荷重（最低復帰力）として設定しなければならないので、このばね付勢力が最大になったときには荷重が過大となり、鏡筒の動作に対して大きな負担となるおそれがある。その結果、モータ駆動タイプのズームレンズ鏡筒では、ズーム用モータに強力で大型なものを使用する必要が生じ、鏡筒の小型化や軽量化が難しくなってしまう。

また、以上のような中間の移動部材を挟んでその前後に付勢ばねを配した構造では、それぞれの付勢ばねは、光軸方向に隣り合う移動部材の間隔以上に長くすることができない。そのため、比較的ばね定数の大きな付勢ばねを用いる必要があり、組み立てを難しくしていた。また、この構造では２つの付勢ばねの付勢力のバランスをとることが難しかった。

本発明は従って、光学要素を支持する移動部材に対して、高負荷になることなく安定したばね付勢力を与えることが可能なズームレンズ鏡筒の駆動機構を提供することを目的とする。本発明はまた、付勢ばねの組み込みや付勢力設定（調整）が容易であるズームレンズ鏡筒の駆動機構を提供することを目的とする。

本発明は、撮影光学系を構成する光学要素を支持し光軸方向に直進案内された３つの移動部材と、この３つの移動部材をそれぞれ独立して光軸方向に相対移動させるガイド手段を備える共通駆動部材と、この３つの移動部材を光軸方向に付勢して上記ガイド手段との間のバックラッシュを取る付勢部材を備えたズームレンズ鏡筒において、付勢部材が、付勢方向同一の第１と第２のばね部材からなること、３つの移動部材のうち、光軸方向の最前方移動部材と最後方移動部材のいずれか一方を、この第１と第２のばね部材の両方の一端部が共通に接続する共通ばね支持体とし、該最前方移動部材と最後方移動部材の他方とその間の中間移動部材とを、この第１と第２のばね部材の他端部が個別に接続する単独ばね支持体としたこと、及び、撮影光学系の変倍動作の少なくとも一部で、２つの単独ばね支持体が共通ばね支持体に対して互いに光軸方向の反対方向に移動し、第１と第２のばね部材のばね荷重の増加量が正負の関係になることを特徴としている。この構成により、共通ばね支持体に対して均質なばね付勢力を与えることができる。

本発明では、３つの移動部材のうち、鏡筒外側に露出する外観部材を共通ばね支持体とすることが効果的である。また、３つの移動部材がそれぞれ支持する光学要素をレンズ群とし、共通ばね支持体である移動部材が支持するレンズ群が最大径であると、より効果的である。

共通駆動部材は、例えば、光軸を中心として回転可能なカム環とすることができる。この場合、３つの移動部材は、該カム環の内周面または外周面に形成した軌跡の異なる少なくとも３つのカム溝に摺動可能に嵌まるフォロアをそれぞれ備えるとよい。

第１と第２のばね部材を共に引張ばねにすると、構造が簡略になり好ましい。

以上の本発明によれば、光学要素を支持する移動部材に対し、簡単な構造で、高負荷になることなく安定したばね付勢力を与えることができる。また、本発明によれば、付勢ばねの組み込みやその付勢力バランス取りの作業性が向上する。

図１ないし図３は、本発明を適用したズームレンズ鏡筒１０の断面を示しており、図１はワイド端撮影状態、図２はテレ端撮影状態、図３は収納状態である。図１及び図２に示すように、撮影時におけるズームレンズ鏡筒１０の撮影光学系は、物体側から順に第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２、シャッタＳ（絞）、第３レンズ群ＬＧ３、第４レンズ群ＬＧ４、ローパスフィルタ１１及びＣＣＤ（固体撮像素子）１２からなっている。この撮影光学系の撮影時の共通光軸をＺ１で示す。ズーミングは、第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２、第３レンズ群ＬＧ３を撮影光軸Ｚ１方向に所定の軌跡で進退させることによって行い、フォーカシングは同方向への第４レンズ群ＬＧ４の移動で行う。なお、以下の説明中で「光軸方向」という記載は、特に断りがなければ撮影光軸Ｚ１と平行な方向を意味している。

図４は、ズームレンズ鏡筒１０の構成要素を分解して示したものであり、図５から図１２は、これらの構成要素を拡大して示したものである。ズームレンズ鏡筒１０は図示しないカメラボディ内に搭載されており、該カメラボディに対して固定される固定環１３を備えている。この固定環１３の後部にＣＣＤホルダ１４が固定されている。ＣＣＤホルダ１４の中央部にはＣＣＤ保持板１５を介してＣＣＤ１２が固定され、ＣＣＤ１２の前部にローパスフィルタ１１が保持されている。ローパスフィルタ１１とＣＣＤ１２の間はパッキン１６で密封される。

固定環１３内には、第４レンズ群ＬＧ４を保持するＡＦレンズ枠（４群レンズ枠）１７が光軸方向に直進移動可能に支持されている。固定環１３とＣＣＤホルダ１４には、撮影光軸Ｚ１と平行な一対のＡＦガイド軸１８Ａ、１８Ｂの前端部と後端部がそれぞれ固定されており、このＡＦガイド軸１８Ａ、１８Ｂに対してそれぞれ、ＡＦレンズ枠１７に形成したガイド孔（ガイド溝）が摺動可能に嵌まっている。固定環１３とＣＣＤホルダ１４におけるＡＦガイド軸１８Ａ、１８Ｂの支持部は固定環１３の外径側に突出しており、したがってＡＦガイド軸１８Ａ、１８Ｂは固定環１３の径方向外側に位置している。

ＡＦレンズ枠１７は、ＡＦモータ１９の駆動力によって光軸方向へ進退させることができる。ＡＦモータ１９のドライブシャフトに形成した送りねじに対し、ＡＦナット２０が螺合している。ＡＦレンズ枠１７は、ＡＦナット２０に対して光軸方向へ摺動可能に係合し、かつＡＦ枠付勢ばね２１によって前方へ付勢されており、この付勢力でＡＦナット２０に当て付くことによってＡＦレンズ枠１７の前方移動端が決定される。そして、ＡＦナット２０が光軸方向後方へ移動したときに、ＡＦレンズ枠１７はＡＦナット２０に押圧されて後方へ移動される。以上の構造により、ＡＦモータ１９のドライブシャフトを正逆に回転させると、ＡＦレンズ枠１７が光軸方向に進退される。

固定環１３には、撮影光軸Ｚ１と平行な軸２２ａを介してズームギヤ２２が回転可能に支持されている。ズームギヤ２２は、固定環１３の内周面側に露出するように位置されており、ズームモータ２３（図４に概念的に示す）によって正逆に回転させることができる。

図５に示すように、固定環１３の内周面には、撮影光軸Ｚ１に対して傾斜する雌ヘリコイド１３ａ、撮影光軸Ｚ１と平行な直進案内溝１３ｂ、雌ヘリコイド１３ａと平行な斜行溝１３ｃ、及び各斜行溝１３ｃの前端部に連通する周方向への回転ガイド溝１３ｄが形成されている。雌ヘリコイド１３ａは、回転ガイド溝１３ｄが形成されている固定環１３の前端部付近には形成されていない。なお、直進案内溝１３ｂ、斜行溝１３ｃ及び回転ガイド溝１３ｄはそれぞれ、周方向に位置を異ならせて複数が設けられているが、図５では、それらの一部のみが見えている。

固定環１３の内側にはヘリコイド環２５が支持される。図６に示すように、ヘリコイド環２５は、雌ヘリコイド１３ａに螺合する雄ヘリコイド２５ａと、斜行溝１３ｃ及び回転ガイド溝１３ｄ内に位置される回転ガイド突起２５ｂとを外周面に有している。雄ヘリコイド２５ａ上には、ズームギヤ２２と噛合する環状ギヤ２５ｃが形成されている。従って、ズームギヤ２２から環状ギヤ２５ｃへ回転力が与えられたときヘリコイド環２５は、雌ヘリコイド１３ａと雄ヘリコイド２５ａが螺合関係にある状態では回転しながら光軸方向へ進退し、ある程度前方に移動すると、雄ヘリコイド２５ａが雌ヘリコイド１３ａから外れ、回転ガイド溝１３ｄと回転ガイド突起２５ｂの係合関係によって撮影光軸Ｚ１を中心とする周方向回転のみを行う。なお、雌ヘリコイド１３ａと雄ヘリコイド２５ａが螺合関係にあるとき、回転ガイド突起２５ｂは斜行溝１３ｃ内に位置しており、該回転ガイド突起２５ｂと雌ヘリコイド１３ａが干渉することはない。

ヘリコイド環２５は、第３外筒２６と一緒に回動及び光軸方向の移動を行う。ヘリコイド環２５はその前端部内周面に係合凹部２５ｄを有し、第３外筒２６の後端部には、係合凹部２５ｄに対して係合可能な係合突起２６ａが後方に向けて突設されている。図１４に示すように、係合凹部２５ｄと係合突起２６ａはそれぞれ、周方向に位置を異ならせて３箇所設けられており、周方向位置が対応するそれぞれの係合凹部２５ｄと係合突起２６ａは、撮影光軸Ｚ１に沿う方向への相対摺動は可能に結合し、該撮影光軸Ｚ１を中心とする周方向には相対回動不能に結合されている。すなわち、ヘリコイド環２５と第３外筒２６は一体に回転する。また、ヘリコイド環２５には、回転ガイド突起２５ｂの内径側の一部領域を切り欠いて嵌合凹部２５ｅが形成されており、第３外筒２６は、該嵌合凹部２５ｅに嵌合する嵌合突起２６ｂを有している。嵌合突起２６ｂは、回転ガイド突起２５ｂが回転ガイド溝１３ｄに係合するとき、同時に回転ガイド溝１３ｄに係合する。

ヘリコイド環２５と第３外筒２６は、光軸方向において互いに離間する方向へ付勢されている。この離間方向付勢ばねは、ヘリコイド環２５の前端部と第３外筒２６の後端部の間に圧縮された状態で収納された圧縮コイルばねであるが、図には表れていない。この離間方向付勢ばねによって、回転ガイド溝１３ｄの前側壁面に向けて嵌合突起２６ｂが押圧され、かつ回転ガイド溝１３ｄの後側壁面に向けて回転ガイド突起２５ｂが押圧される。

図１４に示すように、第３外筒２６の内周面には、撮影光軸Ｚ１と平行な３本の回転伝達溝２６ｃが形成されている。回転伝達溝２６ｃは、その前端部が閉じ、後端部が第３外筒２６の後端面側に開口されていて、この回転伝達溝２６ｃの後端開口部は係合突起２６ａと同一の周方向位置にある。より詳細には、図１４、図１９及び図２０に示すように、各係合突起２６ａは、光軸方向後方への突出量が大きい長突起部２６ａ１と、突出量が小さい短突起部２６ａ２とからなり、回転伝達溝２６ｃの後端開口部は、この長突起部２６ａ１と短突起部２６ａ２の間に位置している。そして、長突起部２６ａ１と短突起部２６ａ２の対向する側壁面も、回転伝達溝２６ｃの一部（後端開口部）を構成している。

一方、ヘリコイド環２５の内周面には、各係合凹部２５ｄに連通させて相対回転許容溝２５ｆが形成されている。相対回転許容溝２５ｆは、撮影光軸Ｚ１を中心として周方向へ向かう溝であり、その一端部が係合凹部２５ｄに連通し、他端部が閉じられている。ヘリコイド環２５と第３外筒２６を組み合わせた状態では、図２０のように、相対回転許容溝２５ｆが、回転伝達溝２６ｃの後端開口部（長突起部２６ａ１の側壁面）に連通し、該相対回転許容溝２５ｆと回転伝達溝２６ｃとによってＬ字状の溝部が形成される。

ヘリコイド環２５と第３外筒２６の内側には第１直進案内環３０が支持される。ヘリコイド環２５の内周面には、撮影光軸Ｚ１を中心とする周方向溝２５ｇが形成され、第３外筒２６の内周面には、撮影光軸Ｚ１を中心とする周方向溝２６ｄ、２６ｅが形成されている（図６参照）。図６及び図１３に示すように、第１直進案内環３０の外周面には、光軸方向の後方から順に回転ガイド突起３０ａ、３０ｂ及び３０ｃが突設されており、この各回転ガイド突起３０ａ、３０ｂ及び３０ｃが、周方向溝２５ｇ、２６ｄ及び２６ｅに対して摺動可能に嵌まる。これにより、ヘリコイド環２５と第３外筒２６は、第１直進案内環３０に対して相対回転可能かつ光軸方向への相対移動を規制された状態で支持される。また、第１直進案内環３０を介することにより、ヘリコイド環２５と第３外筒２６の光軸方向への分割も規制される。第１直進案内環３０の後端部付近には、周方向位置を異ならせて複数の直進案内突起３０ｄが外径方向へ突出されている。この直進案内突起３０ｄが固定環１３の直進案内溝１３ｂに対して摺動可能に嵌まることにより、第１直進案内環３０が光軸方向に直進案内される。

第１直進案内環３０には、内周面と外周面を貫通する３つの貫通ガイド溝３０ｅが形成されている。図１３に示すように、各貫通ガイド溝３０ｅは、周方向へ向け形成された周方向溝部３０ｅ-１と、この周方向溝部３０ｅ-１に続く第１リード溝部３０ｅ-２と、第１リード溝部３０ｅ-２と傾斜角を異ならせた第２リード溝部３０ｅ-３とを有する。それぞれの貫通ガイド溝３０ｅに対し、カム環（共通駆動部材）３１の外周面に設けたカム環ローラ３２が嵌まっている。カム環ローラ３２はさらに、貫通ガイド溝３０ｅを貫通して回転伝達溝２６ｃに嵌まっている。

以上の構造からカム環３１の動作態様が理解される。すなわち、図３の鏡筒収納状態においてズームモータ２３によってズームギヤ２２を鏡筒繰出方向に回転駆動すると、雌ヘリコイド１３ａと雄ヘリコイド２５ａの関係によってヘリコイド環２５が回転しながら前方に繰り出される。ヘリコイド環２５と第３外筒２６はそれぞれ、第１直進案内環３０に対して相対回動可能かつ光軸方向へは共に移動するように結合されているため、ヘリコイド環２５が回転繰出されると、第３外筒２６も同方向に回転しながら前方に繰り出され、第１直進案内環３０はヘリコイド環２５及び第３外筒２６と共に前方へ直進移動する。

鏡筒収納状態では、図１５及び図１７に示すように、カム環ローラ３２は、貫通ガイド溝３０ｅ内では周方向溝部３０ｅ-１に位置し、同時に相対回転許容溝２５ｆの閉塞端部に位置している。なお、図１５と図１７は同じ状態を示しているが、図１７は、カム環ローラ３２の動作を見易くするために、貫通ガイド溝３０ｅだけを残して第１直進案内環３０を消してある。また、図１５及び図１７では、第１直進案内環３０（貫通ガイド溝３０ｅ）は、本来ヘリコイド環２５及び第３外筒２６の下側に隠れて見えない位置にあるが、図中では実線で示してある。

そして、ヘリコイド環２５及び第３外筒２６が回転しながら前方へ繰り出されるとき、その初期においては、カム環ローラ３２が相対回転許容溝２５ｆ内に位置しているため、カム環３１には回転が伝達されない。カム環ローラ３２は、周方向溝部３０ｅ-１との係合関係によって、光軸方向にはヘリコイド環２５、第３外筒２６及び第１直進案内環３０と共に移動される。つまり、鏡筒収納状態からの繰り出し初期においては、カム環３１が回転せずに光軸方向前方へ移動される。

図１６及び図１８は、図１５及び図１７の鏡筒収納状態からヘリコイド環２５及び第３外筒２６が約３０度回転した状態を示している。この状態では、カム環ローラ３２が相対回転許容溝２５ｆと回転伝達溝２６ｃの連通部分に位置しており、回転伝達溝２６ｃの側壁面によってカム環ローラ３２へ回転が伝達されるようになる。すると、カム環ローラ３２が図１６及び図１８の右方へ押し込まれ、周方向溝部３０ｅ-１から第１リード溝部３０ｅ-２内へと移動される。第１リード溝部３０ｅ-２は周方向溝部３０ｅ-１から離れるにつれて光軸方向前方に向かうように傾斜しているため、カム環ローラ３２が第１リード溝部３０ｅ-２内を進むと、該カム環ローラ３２は相対回転許容溝２５ｆから離れて完全に回転伝達溝２６ｃ内へ進入していく。カム環ローラ３２が回転伝達溝２６ｃ内に進入した状態では、該回転伝達溝２６ｃとカム環ローラ３２を介して、第３外筒２６の回転力が常にカム環３１に伝達される。そして、第１直進案内環３０に対してカム環３１は、回転しながら、第１リード溝部３０ｅ-２の形状に従って前方に繰り出される。このときカム環ローラ３２は、回転伝達溝２６ｃから回転力を伝達されつつ該回転伝達溝２６ｃ内を光軸方向前方に移動する。前述の通り、第１直進案内環３０自体もヘリコイド環２５及び第３外筒２６と共に前方に直進移動しているため、結果としてカム環３１には、第１リード溝部３０ｅ-２に従う回転繰出分と、第１直進案内環３０（ヘリコイド環２５及び第３外筒２６）の前方への直進移動分とを合わせた光軸方向移動量が与えられる。

ヘリコイド環２５及び第３外筒２６の回転繰出動作は雌ヘリコイド１３ａと雄ヘリコイド２５ａが螺合している間行われ、このとき回転ガイド突起２５ｂは斜行溝１３ｃ内を移動している。ヘリコイド環２５が所定量繰り出されると、雌ヘリコイド１３ａと雄ヘリコイド２５ａの螺合が解除されて、回転ガイド突起２５ｂが斜行溝１３ｃから回転ガイド溝１３ｄ内へ入る。すると、ヘリコイドによる回転繰出力が作用しなくなるため、ヘリコイド環２５及び第３外筒２６は、回転ガイド突起２５ｂと回転ガイド溝１３ｄの摺動関係によって光軸方向の一定位置で回動のみを行うようになる。

また、回転ガイド突起２５ｂが斜行溝１３ｃから回転ガイド溝１３ｄ内へ入ってから所定時間後に、カム環ローラ３２は貫通ガイド溝３０ｅの第１リード溝部３０ｅ-２から第２リード溝部３０ｅ-３に入る。第２リード溝部３０ｅ-３は、第１リード溝部３０ｅ-２から離れるにつれて徐々に光軸方向前方へ向かう傾斜を有するため、引き続きヘリコイド環２５及び第３外筒２６を鏡筒繰出方向へ定位置回転させると、カム環ローラ３２が第２リード溝部３０ｅ-３内を前方へ移動する。すなわち、第１直進案内環３０に対してカム環３１が、回転しながら第２リード溝部３０ｅ-３の形状に従って前方に繰り出される。

ズームギヤ２２を鏡筒収納方向に回転駆動させると、以上と逆の動作が行われる。すなわち、定位置回転状態にあるヘリコイド環２５及び第３外筒２６は、雌ヘリコイド１３ａと雄ヘリコイド２５ａが螺合した後、回転しながら光軸方向後方へ移動する。第１直進案内環３０は、常に回転することなく、ヘリコイド環２５及び第３外筒２６に追随して光軸方向へ直進移動する。カム環３１は、カム環ローラ３２が第２リード溝部３０ｅ-３及び第１リード溝部３０ｅ-２内に位置するときには、鏡筒収納方向へのヘリコイド環２５及び第３外筒２６の回転を受けて、ヘリコイド環２５、第３外筒２６及び第１直進案内環３０に対して光軸方向後方へと相対移動する。このとき、カム環ローラ３２は、回転伝達溝２６ｃから回転力を伝達されながら、該回転伝達溝２６ｃ内を前方から後方へ移動する。そして、カム環ローラ３２が第１リード溝部３０ｅ-２から周方向溝部３０ｅ-１内に移動したときに、カム環ローラ３２は回転伝達溝２６ｃの後端開口部から脱して相対回転許容溝２５ｆに入る。この時点でヘリコイド環２５及び第３外筒２６によるカム環ローラ３２への回転伝達が解除され、カム環３１は、回転することなく、ヘリコイド環２５、第３外筒２６及び第１直進案内環３０と共に光軸方向後方へ移動される。カム環ローラ３２は相対回転許容溝２５ｆ内を移動し、該相対回転許容溝２５ｆの閉塞端部にカム環ローラ３２が達したときに前述の鏡筒収納状態となる。

続いて、カム環３１より先の構造を説明する。図６に示すように、第１直進案内環３０の内周面には、撮影光軸Ｚ１と平行な第１直進案内溝３０ｆ及び第２直進案内溝３０ｇが、周方向に位置を異ならせてそれぞれ複数本形成されている。第１直進案内溝３０ｆに対しては、第２直進案内環３３に設けた直進案内突起３３ａ（図７ないし１０、図２４参照）が摺動可能に係合している。一方、第２直進案内溝３０ｇに対しては、第２外筒３４の後端部外周面に突設した直進案内突起３４ａ（図１２参照）が摺動可能に係合している。したがって、第２直進案内環３３と直進案内突起３４ａはいずれも、第１直進案内環３０を介して光軸方向に直進案内されている。第２直進案内環３３は、第２レンズ群ＬＧ２を支持する２群レンズ移動枠（移動部材、中間移動部材、単独ばね支持体）３５と、第３レンズ群ＬＧ３を支持する３群レンズ移動枠（移動部材、最後方移動部材、単独ばね支持体）３６とを直進案内するための部材であり、直進案内突起３４ａは、第１レンズ群ＬＧ１を支持する第１外筒（移動部材、最前方移動部材、単独ばね支持体）３７を直進案内するための部材である。

図７ないし１０、及び図２４に示すように、第２直進案内環３３は、３つの直進案内突起３３ａを接続するリング部３３ｂから前方へ向けて、３つの直進案内キー３３ｃを突出させている。図１ないし図３に示すように、リング部３３ｂの外縁部は、カム環３１の後端部内周面に形成した周方向溝３１ａに対し相対回転は可能で光軸方向の相対移動は不能に係合しており、直進案内キー３３ｃはカム環３１の内側に延出されている。各直進案内キー３３ｃは、２群レンズ移動枠３５に形成した撮影光軸Ｚ１と平行な直進案内溝３５ａに対して摺動可能に係合している（図２５ないし図２８参照）。図２２に示すように、２群レンズ移動枠３５は、撮影光軸Ｚ１を中心とする環状部３５ｂと、該環状部３５ｂから光軸方向後方へ突出する３つの光軸方向突片３５ｃを備え、該光軸方向突片３５ｃのそれぞれに直進案内溝３５ａが形成されている。３つの光軸方向突片３５ｃは周方向に略等間隔で配置されており、各光軸方向突片３５ｃが、３群レンズ移動枠３６の周面上に３箇所形成した直進案内溝部３６ａに対して摺動可能に嵌まっている（図８、図９、図２５ないし図２８参照）。図２３に示すように、３群レンズ移動枠３６は、撮影光軸Ｚ１を中心とする環状部３６ｂと、該環状部３６ｂから径方向外側及び光軸方向前方へ突出する複数の光軸方向突片３６ｃを備えており、直進案内溝部３６ａはこの光軸方向突片３６ｃの側面と環状部３６ｂの外周面（底面）とによって形成されている。つまり、各光軸方向突片３５ｃ、３６ｃの側面が、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６を光軸方向へ相対的に直進案内する直進案内面となっている。以上の嵌合構造により、２群レンズ移動枠３５が第２直進案内環３３によって光軸方向へ直進案内され、３群レンズ移動枠３６が２群レンズ移動枠３５によって光軸方向へ直進案内される。

図７ないし図１０、及び図２１に示すように、カム環３１の内周面には、第２レンズ群ＬＧ２の移動軌跡を決める２群案内カム溝（ガイド手段）ＣＧ２と、第３レンズ群ＬＧ３の移動軌跡を決める３群案内カム溝（ガイド手段）ＣＧ３が形成されている。２群案内カム溝ＣＧ２に対して、２群レンズ移動枠３５の光軸方向突片３５ｃの外周面に設けた２群用カムフォロアＣＦ２が係合している。また、３群案内カム溝ＣＧ３に対して、３群レンズ移動枠３６の光軸方向突片３６ｃの外周面に設けた３群用カムフォロアＣＦ３が係合している。２群案内カム溝ＣＧ２、３群案内カム溝ＣＧ３、２群用カムフォロアＣＦ２及び３群用カムフォロアＣＦ３はそれぞれ、周方向に略等間隔で３つ設けられている。２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６はそれぞれ、第２直進案内環３３によって直接または間接に光軸方向へ直進案内されているため、カム環３１が回転すると、２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の軌跡に従って、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。このカム機構については後で詳しく説明する。

２群レンズ移動枠３５の環状部３５ｂには、第２レンズ群ＬＧ２を保持する２群レンズ枠４０（図１１参照）が支持されている。環状部３５ｂと２群レンズ枠４０は、撮影光軸Ｚ１を中心とする環状の調整ねじによって螺着されており、２群レンズ枠４０の光軸方向位置を調整することができる。

３群レンズ移動枠３６の内側には、シャッタＳを有するシャッタブロック４１が支持される。シャッタブロック４１には、シャッタＳを駆動するアクチュエータなどが搭載されている。

また、３群レンズ移動枠３６の内側には、シャッタブロック４１の後方に位置させて、第３レンズ群ＬＧ３を保持する３群レンズ枠４２が支持されている。３群レンズ枠４２は、３群レンズ移動枠３６に対して退避回動軸４４を介して軸支されている。退避回動軸４４は、撮影光軸Ｚ１と平行でかつ撮影光軸Ｚ１に対して偏心した位置に設けられており、３群レンズ枠４２は、退避回動軸４４を回動中心として、第３レンズ群ＬＧ３の光軸を撮影光軸Ｚ１と一致させる撮影用位置（図１、図２、図３０及び図３２）と、第３レンズ群ＬＧ３の光軸を撮影光軸Ｚ１から偏心した位置（退避光軸Ｚ２）にさせる収納用退避位置（図３、図３１及び図３４）とに回動することができる。３群レンズ移動枠３６には、３群レンズ枠４２を上記撮影用位置で回動規制する回動規制ピン４６が設けられていて、３群レンズ枠４２は、３群レンズ枠戻しばね４７によって該回動規制ピン４６との当接方向へ回動付勢されている。軸方向押圧ばね４８は、３群レンズ枠４２を光軸方向後方へ付勢しており、光軸方向における該３群レンズ枠４２と３群レンズ移動枠３６の間のバックラッシュ取りを行う。

３群レンズ枠４２は、光軸方向には３群レンズ移動枠３６と一緒に移動する。図５及び図２９に示すように、ＣＣＤホルダ１４には、３群レンズ枠４２に係合可能な位置にカム突起（退避駆動部材）４９が前方に向けて突設されており、３群レンズ移動枠３６が収納方向に移動してＣＣＤホルダ１４に接近すると、該カム突起４９の先端部に形成した退避カム面４９ａが、３群レンズ枠４２に係合して上記の収納用退避位置に回動させる。カム突起４９にはさらに、退避カム面４９ａに連続する一方の側面に、撮影光軸Ｚ１と平行な退避位置保持面４９ｂが形成されている。

図１２に示すように、第２外筒３４の内周面には、撮影光軸Ｚ１と平行な直進案内溝３４ｂが形成されており、この直進案内溝３４ｂに対し、第１外筒３７の後端部付近の外周面に形成した直進案内突起３７ａが摺動可能に嵌合している。すなわち、第１外筒３７は、第１直進案内環３０と第２外筒３４を介して光軸方向に直進案内されている。直進案内溝３４ｂと直進案内突起３７ａはそれぞれ、周方向に位置を異ならせて複数（３つ）設けられている。また、第２外筒３４は後端部付近の内周面に、周方向へ向かう内径フランジ３４ｃを有し、この内径フランジ３４ｃがカム環３１の外周面に設けた周方向溝３１ｂに摺動可能に係合することで、第２外筒３４は、カム環３１に対して相対回転可能かつ光軸方向には一緒に移動するように結合されている。一方、第１外筒３７は、内径方向に突出する３つの１群用カムフォロアＣＦ１を有し、それぞれの１群用カムフォロアＣＦ１が、カム環３１の外周面に３本形成した１群案内カム溝（ガイド手段）ＣＧ１に摺動可能に嵌合している。

第１外筒３７内には、第１レンズ群ＬＧ１を保持する１群レンズ枠５１が、１群調整環５０を介して支持されている。１群調整環５０と１群レンズ枠５１の間には、ズームレンズ鏡筒１０の組立時において該１群レンズ枠５１の光軸方向位置を調整可能とさせる調整機構が備えられている。

第１外筒３７の前端部には、シャッタＳとは別に、非撮影時に撮影開口を閉じて撮影光学系（第１レンズ群ＬＧ１）を保護するためのレンズバリヤ機構５４（図４）が設けられる。レンズバリヤ機構５４は、撮影開口を開閉可能な複数のバリヤ羽根５４ａを有し、図３におけるズームレンズ鏡筒１０の収納状態では、該バリヤ羽根５４ａが第１レンズ群ＬＧ１の前方で閉じられ、図１及び図２における撮影状態では該バリヤ羽根５４ａが開かれるように動作する。

以上の構造からなるズームレンズ鏡筒１０の繰出及び収納動作の概要を説明する。カム環３１までの繰出構造は既に説明しているので簡潔に述べる。図３の鏡筒収納状態からズームモータ２３によりズームギヤ２２を繰出方向に回転駆動させると、ヘリコイド環２５と第３外筒２６の結合体が雄ヘリコイド２５ａと雌ヘリコイド１３ａの螺合関係によって回転繰出される。第１直進案内環３０は、ヘリコイド環２５及び第３外筒２６と共に前方に直進移動する。このときカム環３１は、最初は回転せずにヘリコイド環２５、第３外筒２６及び第１直進案内環３０と共に前方に移動し、約３０度の繰出回転後に第３外筒２６から回転力が伝達されて、第１リード溝部３０ｅ-２とカム環ローラ３２の関係により、回転しながら第１直進案内環３０に対して相対的に前方へ移動する。ヘリコイド環２５と第３外筒２６は前方の所定位置まで繰り出されると、雄ヘリコイド２５ａと雌ヘリコイド１３ａの螺合が解除されて、撮影光軸Ｚ１を中心とした周方向回転のみを行うようになる。ヘリコイド環２５と第３外筒２６の光軸方向移動が停止されてから所定時間後に、カム環ローラ３２が第１リード溝部３０ｅ-２から第２リード溝部３０ｅ-３内へ入り、カム環３１は引き続き回転しながら光軸方向前方に移動される。

カム環３１が回転すると、その内側では、第２直進案内環３３を介して直接または間接に直進案内された２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６がそれぞれ、２群案内カム溝ＣＧ２と２群用カムフォロアＣＦ２の関係と、３群案内カム溝ＣＧ３と３群用カムフォロアＣＦ３の関係とによって、光軸方向に所定の軌跡で移動される。また、図３の鏡筒収納状態では、３群レンズ枠４２は、ＣＣＤホルダ１４に突設したカム突起４９の作用によって、撮影光軸Ｚ１から上方へ移動させられた（第３レンズ群ＬＧ３が退避光軸Ｚ２上に偏心させられた）収納用退避位置に保持されており、該３群レンズ枠４２は、３群レンズ移動枠３６がズーム領域まで繰り出される途中でカム突起４９から離れて、３群レンズ枠戻しばね４７の付勢力によって第３レンズ群ＬＧ３の光軸を撮影光軸Ｚ１と一致させる撮影用位置（図１、図２、図３０及び図３２）に回動する。以後、ズームレンズ鏡筒１０を再び収納位置に移動させるまでは、３群レンズ枠４２は撮影用位置に保持される。

また、カム環３１が回転すると、該カム環３１の外側では、直進案内突起３４ａを介して直進案内された第１外筒３７が、１群案内カム溝ＣＧ１と１群用カムフォロアＣＦ１の関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。

すなわち、撮像面（ＣＣＤ１２の受光面）に対する第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２及び第３レンズ群ＬＧ３の繰出位置はそれぞれ、固定環１３に対するカム環３１の前方移動量と、該カム環３１に対する第１外筒３７、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２及び第３レンズ群ＬＧ３が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Ｚ１上を移動することにより行われる。図３の収納位置から鏡筒繰出を行うと、まず図１に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ２３を鏡筒繰出方向に駆動させると、図２に示すテレ端の繰出状態となる。これらの断面図から分かるように、ワイド端では、第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の間隔が最小で、第２レンズ群ＬＧ２と第３レンズ群ＬＧ３の間隔が大きい。テレ端では、第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の間隔が広がり、第２レンズ群ＬＧ２と第３レンズ群ＬＧ３の間隔が小さくなっている。このような第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２及び第３レンズ群ＬＧ３の空気間隔の変化は、１群案内カム溝ＣＧ１、２群案内カム溝ＣＧ２及び３群案内カム溝ＣＧ３の軌跡によって与えられるものである。テレ端とワイド端の間のズーム領域では、ヘリコイド環２５及び第３外筒２６の前述の定位置回転を行い光軸方向には移動しない。一方、ズーム領域において、カム環３１は、回転しながら、カム環ローラ３２と第２リード溝部３０ｅ-３の関係によって光軸方向へ進退する。

ズーム領域では、被写体距離に応じてＡＦモータ１９を駆動することにより、第４レンズ群ＬＧ４を保持するＡＦレンズ枠１７が撮影光軸Ｚ１に沿って移動してフォーカシングが実行される。

ズームモータ２３を鏡筒収納方向に駆動させると、ズームレンズ鏡筒１０は、繰り出し時とは逆の収納動作を行う。この収納動作の途中で、３群レンズ枠４２がカム突起４９によって収納用退避位置に回動され、３群レンズ移動枠３６と共に後退する。ズームレンズ鏡筒１０が収納位置まで移動されると、第３レンズ群ＬＧ３は、光軸方向において第４レンズ群ＬＧ４、ローパスフィルタ１１及びＣＣＤ１２と同位置に格納される（鏡筒の径方向に重なる）。この収納時の第３レンズ群ＬＧ３の退避構造によってズームレンズ鏡筒１０の収納長が短くなり、図３の左右方向におけるカメラの厚みを著しく小さくすることが可能となっている。

続いて、第２レンズ群ＬＧ２と第３レンズ群ＬＧ３を移動させるカム機構の詳細を説明する。このカム機構における２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の形状を図２１、図２５ないし図２８に示す。なお、図２１の展開平面図ではカム環３１の外周面側を見ているが、形状を分かりやすくするために、内周面側に形成された２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３を破線ではなく実線で示している。また図２５ないし図２８の展開平面図でも同様にカム環３１の外周面側を見ているが、カム環３１の内側に位置する２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６を破線ではなく実線で示している。これらの各図から分かるように、カム環３１の内周面においては、３群案内カム溝ＣＧ３が光軸方向前方に位置し、２群案内カム溝ＣＧ２が光軸方向後方に位置している。つまり、第２レンズ群ＬＧ２と第３レンズ群ＬＧ３の前後位置関係と、これらレンズ群ＬＧ２、ＬＧ３をガイドするための２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の前後位置関係とが、逆になっている。

図２１に示すように、３つの２群案内カム溝ＣＧ２はそれぞれ、その一端部がカム環３１の後端面に開口しており、この開口部の近傍に広場状の収納領域ＣＧ２-１が形成されている。２群案内カム溝ＣＧ２にはさらに、該収納領域ＣＧ２-１に続く直線状のリード領域ＣＧ２-２と、該リード領域ＣＧ２-２に続く戻りカム領域ＣＧ２-３が形成されている。また、２群案内カム溝ＣＧ２には、収納領域ＣＧ２-１の一部を光軸方向前方に向けて突出させた形状の組立用領域ＣＧ２-４が形成されている。３つの３群案内カム溝ＣＧ３のそれぞれには、周方向へ向かう収納領域ＣＧ３-１と、該収納領域ＣＧ３-１に続く直線状のリード領域ＣＧ３-２と、該リード領域ＣＧ３-２に続く戻りカム領域ＣＧ３-３が形成されている。カム環３１の前端部には、半円状のフォロア装着切欠３１ｖが３箇所形成されており、このフォロア装着切欠３１ｖによって、各収納領域ＣＧ３-１の端部がカム環３１の前端面に開口されるようになっている。

２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３はそれぞれ、戻りカム領域ＣＧ２-３、ＣＧ３-３のうち図２１に示す「Wide(W)」と「Tele(T)」の間を撮影領域としてズーミングに用いる。２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３がそれぞれ対応するカム溝ＣＧ２、ＣＧ３内で「Wide(W)」に位置するときがズームレンズ鏡筒１０のワイド端となり（図２６）、同じく「Tele(T)」に位置するときがテレ端となる（図２７）。図８及び図２６に示すように、ワイド端では第２レンズ群ＬＧ２と第３レンズ群ＬＧ３の光軸方向離間量が大きく、光軸方向突片３５ｃと直進案内溝部３６ａの係合量（光軸方向突片３５ｃ、３６ｃの重畳量）が小さい。一方、図９及び図２７に示すように、テレ端では第２レンズ群ＬＧ２と第３レンズ群ＬＧ３が接近し、光軸方向突片３５ｃと直進案内溝部３６ａの係合量（光軸方向突片３５ｃ、３６ｃの重畳量）が大きくなっている。また、ズームレンズ鏡筒１０が収納状態にあるとき、２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３がそれぞれ対応するカム溝ＣＧ２、ＣＧ３内で収納領域ＣＧ２-１、ＣＧ３-１に位置される（図２５）。

２群案内カム溝ＣＧ２のリード領域ＣＧ２-２は、収納領域ＣＧ２-１から離れるにつれて徐々に光軸方向前方へ向かうように傾斜しており、戻りカム領域ＣＧ２-３は、リード領域ＣＧ２-２から離れるにつれて徐々に光軸方向後方へ向かうように傾斜している。これとは逆に、３群案内カム溝ＣＧ３のリード領域ＣＧ３-２は、収納領域ＣＧ３-１から離れるにつれて徐々に光軸方向後方へ向かうように傾斜しており、戻りカム領域ＣＧ３-３は、リード領域ＣＧ３-２から離れるにつれて徐々に光軸方向前方へ向かうように傾斜している。つまり、図２１のように光軸方向前方を上として見た場合、２群案内カム溝ＣＧ２は中央が高い凸状（山形）の軌跡をなし、３群案内カム溝ＣＧ３は中央が低い凹状（谷形）の軌跡をなしている。そして、この凹凸形状を噛み合わせるような態様で、２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の周方向位置（厳密には、２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３の周方向位置）をずらせて配置することにより、２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の光軸方向間隔を接近させることができ、カム環３１の光軸方向長さを小さくすることが可能になっている。本実施形態では、３つの２群案内カム溝ＣＧ２と３つの３群案内カム溝ＣＧ３はそれぞれ周方向に等間隔で設けられており、２群案内カム溝ＣＧ２の「Wide」位置と３群案内カム溝ＣＧ３の収納領域ＣＧ３-１の周方向位相が略一致するような位置関係となっている。この位置関係によれば、２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３を交差させることなく、該２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３を最も光軸方向に接近させることができる。その結果、２群案内カム溝ＣＧ２が占める光軸方向幅Ｗ１（図２１）と３群案内カム溝ＣＧ３が占める光軸方向幅Ｗ２（図２１）の和よりも、カム環３１の光軸方向長さが遙かに小さくなっている。

２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３は以上のような山形と谷形の軌跡を有しているが、その軌跡は対称ではない。そのため、本実施形態とは逆に、２群案内カム溝ＣＧ２を光軸方向前方に、３群案内カム溝ＣＧ３を光軸方向後方に形成すると、各カム溝の周方向位置を適宜ずらしたとしても、現状のカム環３１の周面サイズ（光軸方向長さ）では２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３が交差してしまう。本発明の背景技術の項で説明した通り、カム溝が交差するとカムフォロアの脱落防止対策が必要になり、構造が複雑化してしまう。例えば、脱落防止用にカム溝と同軌跡の補助溝を設けるという解決手段が知られているが、このような補助溝を設ける分スペースが必要でカム環が大型化してしまう。これに対し本実施形態では、ガイド対象のレンズ群（ＬＧ２、ＬＧ３）の光軸方向の並び順にこだわることなく、２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の光軸方向位置関係を入れ替えたので、カム環３１を大型化することなく、２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の交差を回避することが可能となった。

２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３はそれぞれ、以上のように前後関係を逆にした２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３に係合させる関係上、その配置や組立構造が工夫されている。すなわち、２群用カムフォロアＣＦ２は、２群レンズ移動枠３５において環状部３５ｂよりも後方へ突出する光軸方向突片３５ｃの外周面上に設けられ、３群用カムフォロアＣＦ３は、３群レンズ移動枠３６において環状部３６ｂよりも前方へ突出する光軸方向突片３６ｃの外周面上に設けられている。２群用カムフォロアＣＦ２は、２群レンズ移動枠３５の光軸方向突片３５ｃと一体に形成されている。一方、３群用カムフォロアＣＦ３は、３群レンズ移動枠３６とは別部材であり、光軸方向突片３６ｃの前端部付近には、３群用カムフォロアＣＦ３を挿入固定することが可能なフォロア装着孔３６ｖ（図１１）が設けられている。

２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６において、第２レンズ群ＬＧ２を保持する環状部３５ｂと第３レンズ群ＬＧ３を保持する環状部３６ｂは、互いの光軸方向の前後位置関係を入れ替えることがないのに対し、光軸方向に相対摺動可能な光軸方向突片３５ｃ、３６ｃ上に設けられた２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３は、互いに干渉することなく光軸方向の前後位置関係を自在に入れ替えることができる。よって、前後位置を逆にした２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３に対して支障なく、２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３を係合させることができる。なお、各カムフォロアＣＦ２、ＣＦ３の前後方向位置関係は係合対象であるカム溝ＣＧ２、ＣＧ３それぞれの軌跡によって決まるものであり、カム環３１内において常に３群用カムフォロアＣＦ３が２群用カムフォロアＣＦ２の前方に位置するわけではない。例えば、図２５の鏡筒収納状態と図２７のテレ端では、カム溝ＣＧ２、ＣＧ３の前後位置関係通りに、３群用カムフォロアＣＦ３が２群用カムフォロアＣＦ２より前方に位置するが、図２６のワイド端では、２群用カムフォロアＣＦ２が３群用カムフォロアＣＦ３より前方に位置している。

カム環３１に対する２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６の組み付けは、次のように行う。まず、２群レンズ移動枠３５には２群レンズ枠４０を取り付け、３群レンズ移動枠３６にはシャッタブロック４１や３群レンズ枠４２を取り付けた状態で、光軸方向突片３５ｃ、３６ｃを嵌合させて２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６をユニット化する（図７）。このユニット状態で、光軸方向突片３５ｃ、３６ｃの摺接関係によって２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６が相互に直進案内される。続いて、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６のユニットをカム環３１の後端側から挿入する。この挿入時点では、３群用カムフォロアＣＦ３が３群レンズ移動枠３６へ装着されていない。一方の２群用カムフォロアＣＦ２は、カム環３１の後端面に開口した２群案内カム溝ＣＧ２内に挿入される。そして、２群用カムフォロアＣＦ２が組立用領域ＣＧ２-４に入るように２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６のユニットを前方に押し込む。すると、図２８に示すように、３群レンズ移動枠３６の光軸方向突片３６ｃに設けたフォロア装着孔３６ｖが、フォロア装着切欠３１ｖを通してカム環３１の外周面側に露出される。ここでフォロア装着切欠３１ｖを通して該フォロア装着孔３６ｖに３群用カムフォロアＣＦ３を取り付け、カム環３１を繰出方向（図２８の右方）に若干量回転させると、２群用カムフォロアＣＦ２と第２レンズ群ＬＧ２（組立用領域ＣＧ２-４と収納領域ＣＧ２-１を結ぶ傾斜面）の関係によって、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６のユニットが後方に若干押し込まれ、３群用カムフォロアＣＦ３がフォロア装着切欠３１ｖから３群案内カム溝ＣＧ３の開口部内へと進入していく。そして、図２５に示す収納状態の位置までカム環３１を回転させると、２群用カムフォロアＣＦ２と３群用カムフォロアＣＦ３のいずれも、対応するカム溝ＣＧ２、ＣＧ３の開口部から離れて収納領域ＣＧ２-１、ＣＧ３-１に達し、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６がカム環３１内に支持される。

以上のようにしてカム環３１に支持された２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６はそれぞれ、引張ばね（付勢部材、第１と第２のばね部材）３８、３９により光軸方向前方に向けて移動付勢されている。引張ばね３８は周方向に位置を異ならせて３つ設けられており、該３つの引張ばね３８のそれぞれの一端部が第１外筒３７のばね掛け突起３７ｐ（図３４）に係合し、他端部が２群レンズ移動枠３５のばね掛け突起３５ｐ（図７ないし図１１、図２２）に係合している。３つのばね掛け突起３５ｐは、２群レンズ移動枠３５における環状部３５ｂの外周面に、光軸方向突片３５ｃと位置を異ならせて周方向に略等間隔で設けられている。各ばね掛け突起３５ｐの前部には、組立て時に引張ばね３８が倒れないように保持するためのばね支持部３５ｒが形成されている。引張ばね３９は、撮影光軸Ｚ１を挟んだ径方向の略対向位置に２つ設けられており、該２つの引張ばね３９のそれぞれの一端部が第１外筒３７のばね掛け突起３７ｑ（図３４）に係合し、他端部が３群レンズ移動枠３６のばね掛け突起３６ｑ（図７ないし図１１、図２３）に係合している。２つのばね掛け突起３６ｑは、３群レンズ移動枠３６における環状部３６ｂ上に形成されており、各ばね掛け突起３６ｑの前部には、光軸方向突片３６ｃを切り欠いてばね支持部３６ｒが形成されている。各ばね支持部３６ｒ内には引張ばね３９の一部が収納される。図３４に示すように、第１外筒３７の内周面には環状フランジ３７ｓが形成されている。環状フランジ３７ｓは、第１外筒３７の内周面との間に複数の空隙を有していて、ばね掛け突起３７ｐとばね掛け突起３７ｑは、環状フランジ３７ｓからこの空隙内へと突設されている。

すなわち、カム環３１を共通の駆動部材とする第１外筒３７、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６の関係において、光軸方向の最前方に位置する第１レンズ群ＬＧ１を支持する第１外筒３７が、その後方に位置する２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６に対する共通のばね支持部材（ばね荷重受け部材）となっている。引張ばね３８、３９はそれぞれ、２群レンズ移動枠３５と２群レンズ移動枠３５とを光軸方向前方へ移動付勢するのと同時に、第１外筒３７を光軸方向後方へと付勢しており、共通の駆動部材であるカム環３１に対する第１レンズ群、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６のバックラッシュ（カム溝とカムフォロアの間のバックラッシュ）が除去される。このばね付勢関係を模式的に示したのが図３５である。なお、本実施形態では第１外筒３７がカム環３１の外側に位置し、１群用カムフォロアＣＦ１と１群案内カム溝ＣＧ１はカム環３１の外周面側に設けられているが、図３５では本発明の概念を分かりやすくするために、第１外筒３７もカム環３１の内側にあるものと仮定して図示している。

本実施形態のようなタイプのズームレンズ鏡筒では、撮影光学系を構成する複数のレンズ群のうち、光軸方向の最前方に位置するレンズ群が最大径であることが多い。実際に、本実施形態の撮影光学系では、第１レンズ群ＬＧ１が最大径のレンズ群となっている。そのため、最大径の第１レンズ群ＬＧ１を支持する第１外筒３７は、２群レンズ移動枠３５などに比べて重量がかさむ。また、第１外筒３７は、ズームレンズ鏡筒１０の外観を構成する移動部材であるため、外力を受けても正しい位置に復帰するように保持力を高める必要がある。このような理由から、第１外筒３７を安定させるために強いばね荷重が必要とされる。そして、図３５のようなばね配置であると、引張ばね３８、３９を合わせた荷重が第１レンズ群ＬＧ１を支持する第１外筒３７に作用するため、第１外筒３７の安定性（ばねによる保持性）を高くすることができる。より具体的には、第１外筒３７を基準にして考えた場合、引張ばね３８と引張ばね３９のいずれも光軸方向後方への付勢力を付与するため、 該引張ばね３８と引張ばね３９の荷重力が相殺されることなく効率的に第１外筒３７に作用する。

また、本実施形態のばね付勢構造では、共通のカム環３１によって駆動される第１外筒３７、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６のうち、光軸方向において最も離間する第１外筒３７と３群レンズ移動枠３６の間に引張ばね３９を張設している。このように、中間の移動部材（２群レンズ移動枠３５）を跨いでその前後の移動部材（第１外筒３７と３群レンズ移動枠３６）間を接続するように配置することにより、長いばねを用いることができる。引張ばね３９のような長いばねは、短いばねに比べて無理なく十分な付勢力を与えることができ、設計上有利である。具体的には、ばね定数を小さくすることができる。また、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６にそれぞれ引張ばね３８、３９の一端部を掛けておき、これら引張ばね３８、３９の他端部をまとめて第１外筒３７側に掛けるだけでばね装着が完了する。これらの要因によって、組立性（ばねの組込作業性）が向上している。

また、引張ばね３８と引張ばね３９の付勢力の関係において、次のような特徴がある。図１と図２の比較から分かる通り、図１のワイド端撮影状態では、第１レンズ群ＬＧ１に対して第２レンズ群ＬＧ２が接近し、第３レンズ群ＬＧ３が離間した状態にあり、図２のテレ端撮影状態では逆に、第１レンズ群ＬＧ１から第２レンズ群ＬＧ２が離間し、第３レンズ群ＬＧ３はワイド端撮影状態よりも第１レンズ群ＬＧ１に接近するような光学設計となっている。つまり、引張ばね３８と引張ばね３９の共通のばね支持部材である第１外筒３７を基準とした場合、ワイド端とのテレ端の間では、２群レンズ移動枠３５と３群レンズ移動枠３６の移動方向が逆である（図２１のカム溝軌跡を参照）。その結果、撮影状態において、引張ばね３８の荷重（長さ）は、ワイド端で最小、テレ端で最大となり、引張ばね３９の荷重（長さ）は逆に、ワイド端で最大、テレ端で最小となる。つまり、ワイド端とテレ端では引張ばね３８と引張ばね３９の荷重の強弱関係が逆転し、一方の荷重が弱まるときに他方の荷重が強くなるという相互作用を及ぼしている。また、図２１における２群案内カム溝ＣＧ２と３群案内カム溝ＣＧ３の軌跡から分かるように、ワイド端からテレ端の間の中間領域においても、２群レンズ移動枠３５（第２レンズ群ＬＧ２）と３群レンズ移動枠３６（第３レンズ群ＬＧ３）の移動方向は概ね逆であり、引張ばね３８と引張ばね３９の一方の荷重が強まるときに他方の荷重が弱まるようになっている。このように引張ばね３８と引張ばね３９の荷重の増加量（変化量）を、ズーミング動作に応じて互いに正負の関係とさせることにより、第１外筒３７に作用する荷重は撮影状態全域で平均化される。

例えば、本実施形態とは異なり、ズーム域において引張ばね３８と引張ばね３９の荷重変化の方向性が一致している場合を仮定すると、第１外筒３７に作用する最大荷重と最小荷重の差が大きくなってしまう。前述のように、外観部材でありかつ大径の第１レンズ群ＬＧ１を支持する第１外筒３７に対しては強いばね荷重が必要とされるので、最小荷重と最大荷重の差が大きい場合には、その必要な荷重基準に最小荷重を対応させると最大荷重が大きくなり過ぎてしまう。過大なばね荷重は、鏡筒駆動用のモータ（本実施形態のズームモータ２３に相当）に対して負担をかけ、モータが大型化してしまう等の欠点が生ずる。最小荷重と最大荷重の差を小さく抑えるためには、引張ばね３８と引張ばね３９に相当するばね相互のばね力を厳密に調整しなければならず、手間がかかる。これに対し本実施形態では、第１外筒３７に作用する引張ばね３８と引張ばね３９の合算荷重の変化がズーム域全体で小さいので、ズームモータ２３に過大な負担をかけることなく、容易に第１外筒３７を安定保持することができる。

本発明との比較例を図３６と図３７に示す。これらの比較例は、共通のカム環１３１、２３１によって３つのレンズ枠を駆動する点で本実施形態と共通するが、３つのレンズ枠相互のばね付勢構造が異なる。

図３６の比較例は、光軸方向の中間に位置する中間レンズ枠１３５が、前後の引張ばね１３８、１３９の一端部を支持した構造である。引張ばね１３８、１３９の他端部はそれぞれ前方レンズ枠１３７と後方レンズ枠１３６に係合している。この図３６の構造では、１つの中間レンズ枠１３５が２つの引張ばね１３８、１３９の付勢力を受けているが、引張ばね１３８は前方への付勢力を及ぼし、引張ばね１３９は後方への付勢力を及ぼし、互いの付勢力が相殺されてしまっている。そのため、第１外筒３７に対する引張ばね３８と引張ばね３９の付勢力作用方向を同一として効率的に荷重を付与している本実施形態に比べて、ばね力の損失が多い。

図３７の比較例は、光軸方向の中間に位置する中間レンズ枠２３５に対して、前方の引張ばね２３８と後方の圧縮ばね２３９が係合している構造である。この構造では、引張ばね２３８と後方の圧縮ばね２３９の双方とも光軸方向前方への付勢力を中間レンズ枠２３５に与えるので、図３６の比較例における上記欠点は解消されている。しかし、本実施形態の第１外筒３７、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６と同様の移動を、前方レンズ枠２３７、中間レンズ枠２３５及び後方レンズ枠２３６に与えた場合には次のような不具合が生じる。まず、ワイド端撮影状態では、前方レンズ枠２３７に対して、中間レンズ枠２３５が最も接近し後方レンズ枠２３６が離間し、引張ばね２３８の引張荷重と圧縮ばね２３９の圧縮荷重がいずれも減少する。テレ端撮影状態では逆に、前方レンズ枠２３７に対して、中間レンズ枠２３５が離間し後方レンズ枠２３６が接近し、引張ばね２３８の引張荷重と圧縮ばね２３９の圧縮荷重がいずれも増加する。つまり、ワイド端撮影状態とテレ端撮影状態における引張ばね２３８と圧縮ばね２３９の合算荷重の差が大きくなりすぎてしまう。前述したように、このような荷重状態のアンバランスは、鏡筒駆動用のモータなどの負担になるので好ましくない。

また、図３６、図３７のいずれの構造も、光軸方向の中間に位置する中間レンズ枠１３５、２３５を共通のばね支持部材としているため、本実施形態の引張ばね３９のように、他の光学要素支持部材を跨いで配置されるような長いばねを用いることができない。前述のように、引張ばね３９のような長いばねを用いる方がばね自体の設計が容易で安定した保持性能を得やすく、また組立作業性にも優れている。

以上の説明から分かるように、本実施形態のばね付勢構造によれば、共通のカム環３１により駆動される３つの光学要素保持部材（第１外筒３７、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６）を、簡単な構造で効率的にばね付勢して互いのバックラッシュを除去することができる。特に、引張ばね３８、３９が、第１外筒３７を同方向に付勢しつつ、その加重の増減関係を逆転させるように設けられているので、第１外筒３７に対して、高負荷となることなく安定したばね付勢力を与えることができる。

なお、以上の実施形態では引張ばね３８、３９を用いているが、引張ばね３８、３９に相当する部材を両方とも圧縮ばねに換えても、同様の効果が得られる。圧縮ばねに置き換えた場合、各要素に対する付勢方向が逆になり、第１外筒３７は、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６に対して光軸方向前方に付勢され、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６はそれぞれ、第１外筒３７に対して光軸方向後方に付勢される。

また、実施形態では、２種類の引張ばね３８、３９が共通して係合する部材を光軸方向前方の第１外筒３７としているが、共通のばね支持部材を光軸方向の後方の部材（実施形態では３群レンズ移動枠３６）とすることも可能である。前述の通り、図示実施形態においては、外観部材であること、そして最大径の第１レンズ群ＬＧ１を支持する関係上、前方の第１外筒３７を共通のばね支持部材とすることが好ましいが、本発明は、光学設計上好適であれば、後方の部材を共通のばね支持部材とすることを排除するものではない。

また、実施形態では、第１外筒３７、２群レンズ移動枠３５及び３群レンズ移動枠３６の３つの部材のばね付勢関係を説明したが、共通の駆動部材によって光軸方向へ移動する部材であれば、４つ以上の移動部材の付勢構造にも本発明は適用することができる。例えば、実施形態におけるＡＦレンズ枠１７もカム環３１のカム溝によって駆動されるものである場合、このＡＦレンズ枠１７と第１外筒３７をばねで直接に接続して付勢させればよい。

本発明を適用したズームレンズ鏡筒のワイド端撮影状態の断面図である。 同ズームレンズ鏡筒のテレ端撮影状態の断面図である。 同ズームレンズ鏡筒の収納（沈胴）状態の断面図である。 図１ないし図３のズームレンズ鏡筒の主要部品の分解斜視図である。 ＣＣＤホルダ、固定環及びＡＦレンズ枠の分解斜視図である。 第１直進案内環、ヘリコイド環及び第３外筒の分解斜視図である。 カム環、第２直進案内環、２群レンズ移動枠及び３群レンズ移動枠の分解斜視図である。 ワイド端撮影状態における２群レンズ移動枠と３群レンズ移動枠の相対位置関係と、カム環及び第２直進案内環とを同時に示した分解斜視図である。 テレ端撮影状態における２群レンズ移動枠と３群レンズ移動枠の相対位置関係と、カム環及び第２直進案内環とを同時に示した分解斜視図である。 図７とは反対側から見た、カム環、第２直進案内環、２群レンズ移動枠及び３群レンズ移動枠の分解斜視図である。 第２レンズ群と第３レンズ群の支持構造の分解斜視図である。 第１レンズ群の支持構造の分解斜視図である。 第１直進案内環の展開平面図である。 ヘリコイド環と第３外筒の展開平面図である。 鏡筒収納状態における、カム環ローラ、第１直進案内環、ヘリコイド環及び第３外筒の関係を示した展開平面図である。 鏡筒収納状態から若干繰り出された状態における、カム環ローラ、第１直進案内環、ヘリコイド環及び第３外筒の関係を示した展開平面図である。 図１５から第１直進案内環を省略した展開平面図である。 図１６から第１直進案内環を省略した展開平面図である。 ヘリコイド環の係合凹部と第３外筒の係合突起付近の関係を拡大して示した展開平面図である。 図１９の状態からヘリコイド環の係合凹部と第３外筒の係合突起を係合させたときの展開平面図である。 カム環の展開平面図である。 ２群レンズ移動枠の展開平面図である。 ３群レンズ移動枠の展開平面図である。 第２直進案内環の展開平面図である。 ズームレンズ鏡筒の収納状態における２群レンズ移動枠、３群レンズ移動枠、カム環及び第２直進案内環の位置関係を示す展開平面図である。 ワイド端撮影状態における２群レンズ移動枠、３群レンズ移動枠、カム環及び第２直進案内環の位置関係を示す展開平面図である。 テレ端撮影状態における２群レンズ移動枠、３群レンズ移動枠、カム環及び第２直進案内環の位置関係を示す展開平面図である。 ２群レンズ移動枠と３群レンズ移動枠をカム環内に組み付ける途中の状態を示す展開平面図である。 ＣＣＤホルダのカム突起付近を拡大して示した斜視図である。 撮影状態におけるカム環、３群レンズ移動枠及び３群レンズ枠の後方斜視図である。 鏡筒収納状態におけるカム環、３群レンズ移動枠及び３群レンズ枠の後方斜視図である。 図３０の撮影状態におけるカム環、３群レンズ移動枠及び３群レンズ枠を光軸方向後方から見た背面図である。 図３１の鏡筒収納状態におけるカム環、３群レンズ移動枠及び３群レンズ枠を光軸方向後方から見た背面図である。 第１外筒単体の正面図である。 実施形態のズームレンズ鏡筒におけるレンズ群支持部材のばね付勢構造を模式的に示した断面図である。 本発明実施形態のばね付勢構造に対する比較例を示す断面図である。 本発明実施形態のばね付勢構造に対する別の比較例を示す断面図である。

符号の説明

ＣＦ１ １群用カムフォロア
ＣＦ２ ２群用カムフォロア
ＣＦ３ ３群用カムフォロア
ＣＧ１ １群案内カム溝（ガイド手段）
ＣＧ２ ２群案内カム溝（ガイド手段）
ＣＧ２-１ 収納領域
ＣＧ２-２ リード領域
ＣＧ２-３ 戻りカム領域（撮影領域）
ＣＧ２-４ 組立用領域
ＣＧ３ ３群案内カム溝（ガイド手段）
ＣＧ３-１ 収納領域
ＣＧ３-２ リード領域
ＣＧ３-３ 戻りカム領域（撮影領域）
ＬＧ１ 第１レンズ群
ＬＧ２ 第２レンズ群
ＬＧ３ 第３レンズ群
ＬＧ４ 第４レンズ群
Ｓ シャッタ
Ｚ１ 撮影光軸
Ｚ２ 退避光軸
１０ ズームレンズ鏡筒
１１ ローパスフィルタ
１２ ＣＣＤ
１３ 固定環
１４ ＣＣＤホルダ
１７ ＡＦレンズ枠
１７ｃ レンズ保持筒部
２５ ヘリコイド環
２５ｄ 係合凹部
２５ｆ 相対回転許容溝
２６ 第３外筒
２６ａ 係合突起
２６ａ１ 長突起部
２６ａ２ 短突起部
２６ｃ 回転伝達溝
３０ 第１直進案内環
３０ｅ 貫通ガイド溝
３０ｅ-１ 周方向溝部
３０ｅ-２ 第１リード溝部
３０ｅ-３ 第２リード溝部
３１ カム環
３１ｖ フォロア装着切欠
３２ カム環ローラ
３３ 第２直進案内環
３４ 第２外筒
３５ ２群レンズ移動枠（移動部材、中間移動部材、単独ばね支持体）
３５ａ 直進案内溝
３５ｂ 環状部
３５ｃ 光軸方向突片
３５ｐ ばね掛け突起
３５ｒ ばね支持部
３６ ３群レンズ移動枠（移動部材、最後方移動部材、単独ばね支持体）
３６ａ 直進案内溝部
３６ｂ 環状部
３６ｃ 光軸方向突片
３６ｑ ばね掛け突起
３６ｒ ばね支持部
３６ｖ フォロア装着孔
３７ 第１外筒（移動部材、最前方移動部材、共通ばね支持体）
３７ｐ ３７ｑ ばね掛け突起
３７ｓ 環状フランジ
３８ ３９ 引張ばね（付勢部材、第１と第２のばね部材）
４０ ２群レンズ枠
４１ シャッタブロック
４２ ３群レンズ枠
４４ 退避回動軸
４６ 回動規制ピン
４７ ３群レンズ枠戻しばね
４９ カム突起
４９ａ 退避カム面
４９ｂ 退避位置保持面
５０ １群調整環
５１ １群レンズ枠
５４ レンズバリヤ機構

Claims (5)

1. 撮影光学系を構成する光学要素を支持し光軸方向に直進案内された３つの移動部材と；
   この３つの移動部材をそれぞれ独立して光軸方向に相対移動させるガイド手段を備える共通駆動部材と；
   上記３つの移動部材を光軸方向に付勢して上記ガイド手段との間のバックラッシュを取る付勢部材と；
   を備えたズームレンズ鏡筒において、
   上記付勢部材が、付勢方向同一の第１と第２のばね部材からなること；
   上記３つの移動部材のうち、光軸方向の最前方移動部材と最後方移動部材のいずれか一方を、この第１と第２のばね部材の両方の一端部が共通に接続する共通ばね支持体とし、該最前方移動部材と最後方移動部材の他方とその間の中間移動部材とを、この第１と第２のばね部材の他端部が個別に接続する単独ばね支持体としたこと；及び
   撮影光学系の変倍動作の少なくとも一部で、上記２つの単独ばね支持体が上記共通ばね支持体に対して互いに光軸方向の反対方向に移動し、上記第１と第２のばね部材のばね荷重の増加量が正負の関係になること；
   を特徴とするズームレンズ鏡筒の駆動機構。
2. 請求項１記載のズームレンズ鏡筒の駆動機構において、上記３つの移動部材のうち上記共通ばね支持体である移動部材は、鏡筒外側に露出する外観部材であることを特徴とするズームレンズ鏡筒の駆動機構。
3. 請求項１または２記載のズームレンズ鏡筒の駆動機構において、上記３つの移動部材がそれぞれ支持する光学要素はレンズ群であり、上記共通ばね支持体である移動部材が支持するレンズ群の径が最も大きいことを特徴とするズームレンズ鏡筒の駆動機構。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒の駆動機構において、上記共通駆動部材は、光軸を中心として回転可能なカム環であり、上記３つの移動部材は、該カム環の内周面または外周面に形成した軌跡の異なる少なくとも３つのカム溝に摺動可能に嵌まるフォロアをそれぞれ有していることを特徴とするズームレンズ鏡筒の駆動機構。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒の駆動機構において、第１と第２のばね部材が引張ばねであることを特徴とするズームレンズ鏡筒の駆動機構。

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