JP5214549B2 - レンズ鏡筒の回転繰出構造 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒を構成する回転環の回転繰出構造に関する。

レンズ鏡筒で回転しながら光軸方向移動を行う回転環に対して、その外周に設けた周面ギヤとこれに噛み合うギヤ（回転環駆動ギヤ）によってモータの回転駆動力を伝達する構造が用いられている。

特開平１１-５２２１１号公報 特開２００２-１６８３０８号公報

一般的に回転環駆動ギヤは固定部材に支持されており、回転環の光軸方向の全移動域で周面ギヤとの噛合を維持させるために、回転環駆動ギヤには回転環の光軸方向移動量に対応した長さを持たせる必要がある。一方、モータから回転環までの間には減速機能を持たせる必要があるが、回転環駆動ギヤをその軸方向長の全域で回転環の周面ギヤと噛合可能な長ギヤとして構成するためには、その直前のギヤは、該回転環駆動ギヤ（長ギヤ）への干渉を避けるために減速機能を持たないアイドルギヤとせざるを得ず、減速ギヤ列のギヤ数が多く必要でレンズ鏡筒の小型化を制約する要因となっていた。これに対し、減速比をかせぐために回転環駆動ギヤ自体を減速機能を有するダブルギヤとして構成すると、回転環の周面ギヤに噛合する長いギヤ部の同軸上に減速用の大径ギヤ部を付加した態様となり、この大径ギヤ部の存在によって回転環の移動が制限されるため、これもレンズ鏡筒の小型化の制約要因となってしまう。

本発明は、以上の問題意識に基づき、回転環の光軸方向移動量を制約することなく減速機構のコンパクト化を達成することのできるレンズ鏡筒の回転繰出構造を提供することを目的とする。

本発明は、固定環に対して回転しながら光軸方向に移動可能に支持され、光軸方向後端の外周に周面ギヤを有する回転環と、固定環に支持されモータによって回転駆動され回転環の周面ギヤに回転駆動力を伝達する回転環駆動ギヤとを備えたレンズ鏡筒において、回転環駆動ギヤが、回転環の光軸方向移動範囲の全域で周面ギヤに噛合する光軸方向への長ギヤ部と、該長ギヤ部の後方に設けた大径ギヤ部を有すること、モータから回転環駆動ギヤに駆動力を伝達するギヤ列の最終ギヤが、回転環駆動ギヤの大径ギヤ部に噛合する小径ギヤ部と、該小径ギヤ部よりも大径で回転環駆動ギヤの長ギヤ部と重なる軸方向位置にあり、長ギヤ部に噛合せずモータ側から駆動力を受ける大径ギヤ部とを有すること、及び、回転環の後端に回転環駆動ギヤの大径ギヤ部が進入可能な大径ギヤ収容部を備え、回転環が光軸方向の後方移動端にあるとき、回転環駆動ギヤの大径ギヤ部が周面ギヤと光軸方向位置を重ならせて該大径ギヤ収容部内に位置され、かつ回転環駆動ギヤの長ギヤ部と周面ギヤが噛合していること、を特徴としている。

周面ギヤには、大径ギヤ収容部の前方に光軸方向前方へ形成領域を広げたオフセットギヤ部を設けることで、回転環の後方移動端においても回転環駆動ギヤの長ギヤ部との噛合量を確保することができる。

回転環は、レンズ鏡筒の収納状態で後方移動端に位置し、撮影状態になるときに該後方移動端から回転しながら光軸方向前方に移動されるものであることが好ましい。

回転環は、例えば、回転によって光学要素の保持部材を光軸方向に相対移動させるカム溝を有するカム環とすることができる。

本発明によれば、回転環駆動ギヤが長ギヤ部に加えて大径ギヤ部を有し、さらに回転環駆動ギヤに回転駆動力を伝えるギヤ列の最終ギヤを、回転環駆動ギヤの大径ギヤ部に噛合する小径ギヤ部と、長ギヤ部と重なる軸方向位置にある大径ギヤ部によって構成することで、減速機構のコンパクト化が可能となる。そして、回転環の後方移動端では、回転環駆動ギヤの大径ギヤ部が周面ギヤと光軸方向位置を重ならせるようにして回転環の大径ギヤ収容部内に位置され、回転環駆動ギヤの大径ギヤ部と回転環の干渉が防がれる。また、回転環駆動ギヤの大径ギヤ部が大径ギヤ収容部内に位置する状態で、回転環駆動ギヤの長ギヤ部が周面ギヤに噛合していて、回転環駆動ギヤから回転環への駆動力の伝達機能は維持される。よって、回転環の光軸方向移動量を制約することなく減速機構のコンパクト化を達成することができる。

本発明による回転繰出構造を備えたズームレンズ鏡筒の一実施形態を示すズーム撮影領域（上半部がワイド端で下半部がテレ端）における断面図である。 同ズームレンズ鏡筒の収納状態における断面図である。 同ズームレンズ鏡筒のハウジングと撮像素子ホルダを分解し、さらに可動レンズブロックを取り外した状態の分解斜視図である。 可動レンズブロックの分解斜視図である。 カム環の前方斜視図である。 第２繰出筒の後方斜視図である。 ハウジングの筒状部とカム環後端部付近の展開平面図である。 ズームレンズ鏡筒の収納状態、ワイド端及びテレ端におけるカム環駆動ギヤとの相対位置を示すカム環後端部付近の展開平面図である。 ズームレンズ鏡筒の組立分解位置におけるカム環駆動ギヤとの相対位置を示すカム環後端部付近の展開平面図である。 カム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カム環駆動ギヤとカム環の相対位置を示す後方斜視図である。 ズームレンズ鏡筒のテレ端におけるカム環駆動ギヤとカム環の相対位置を示す後方斜視図である。 ズームレンズ鏡筒の組立分解位置におけるカム環駆動ギヤとカム環の相対位置を示す後方斜視図である。 ズームレンズ鏡筒の収納状態におけるカム環とズームギヤ列の正面図である。 ズームレンズ鏡筒のテレ端におけるカム環とズームギヤ列の正面図である。 カム環駆動ギヤに対して周面ギヤが噛合を開始する回転位置でのカム環とズームギヤ列の正面図である。 ハウジングに対する組立分解位置でのカム環とズームギヤ列の正面図である。

図１及び図２は、本発明による回転繰出構造を備えたズームレンズ鏡筒ＺＬの一実施形態を示している。このズームレンズ鏡筒ＺＬの撮像光学系は、物体（被写体）側から順に第１レンズ群ＬＧ１、第２レンズ群ＬＧ２、第３レンズ群ＬＧ３、ローパスフィルタ２５及び撮像素子２６を備えている。以下の説明中で光軸方向とは、この撮影光学系の光軸Ｏと平行な方向を意味し、前方とは光軸方向の前方（被写体側）、後方とは光軸方向の後方（像面側）を意味する。

ローパスフィルタ２５と撮像素子２６はユニット化されて撮像素子ホルダ２３に固定され、撮像素子ホルダ２３がハウジング（固定環）２２の後部に固定される。

第３レンズ群ＬＧ３を保持する３群レンズ枠５１は、ハウジング２２に対して光軸方向に移動可能に支持されていて、ＡＦモータ１６０（図３）によって駆動される。

ハウジング２２は光軸Ｏを略中心とする筒状部２２ａを有し、該筒状部２２ａの内側には、図３に示すように、可動レンズ（カム環）ブロック１１０が移動可能に支持されている。可動レンズ（カム環）ブロック１１０は、図４に示すように、２群用直進案内環１０、カム環（回転環）１１、第２繰出筒（光学要素の保持部材）１２、第１繰出筒１３、カム環結合環１４及び２群レンズブロック８０を含んでいる。

可動レンズ（カム環）ブロック１１０は、ズームモータ１５０によって駆動制御される。図３に示すように、ウォームギヤ１０３を正逆に回転駆動させるズームモータ１５０がハウジング２２に支持され、ハウジング２２と撮像素子ホルダ２３の間には、ズームモータ１５０の駆動力を伝達するズームギヤ列１２０が支持されている。図１１Ａないし図１１Ｄに示すように、ズームギヤ列１２０は、ウォームギヤ１０３に噛合する第１ギヤ１０４から順に、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６を介してカム環駆動ギヤ（回転環駆動ギヤ）２８に回転伝達を行う。つまり、第３ギヤ１０６がズームギヤ列１２０の最終ギヤである。ウォームギヤ１０３の回転軸は光軸Ｏに対して略直交しているが、次の第１ギヤ１０４で回転が直交変換して伝えられ、該第１ギヤ１０４からカム環駆動ギヤ２８までのズームギヤ列１２０の各ギヤは、光軸Ｏと略平行な回転軸で回転するように支持されている。図３に示すように、第１ギヤ１０４、第２ギヤ１０５及び第３ギヤ１０６は歯数の異なる大径ギヤと小径ギヤを同軸上に有するダブルギヤであり、第１ギヤ１０４の大径ギヤ１０４ａがウォームギヤ１０３に噛合し、第１ギヤ１０４の小径ギヤ１０４ｂが第２ギヤ１０５の大径ギヤ１０５ａに噛合し、第２ギヤ１０５の小径ギヤ１０５ｂが第３ギヤ１０６の大径ギヤ１０６ａに噛合する。さらにカム環駆動ギヤ２８も、歯数の異なる長ギヤ部２８ａと大径ギヤ部２８ｂを同軸上に一体形成したダブルギヤとなっており、大径ギヤ部２８ｂは長ギヤ部２８ａの光軸方向後端に位置し、該長ギヤ部２８ａよりも大径である。第３ギヤ１０６の小径ギヤ１０６ｂが大径ギヤ部２８ｂに対して噛合して、ズームモータ１５０の回転駆動力がカム環駆動ギヤ２８に伝達される。長ギヤ部２８ａは、後述するカム環１１の光軸方向移動に対応させるべく光軸方向に長く形成されており、ハウジング２２には、この長ギヤ部２８ａが収納される長ギヤ収納部２２ｂ（図３、図７）が形成されている。長ギヤ収納部２２ｂの前端部には軸突起２２ｃ（図１、図２及び図７）が突設され、撮像素子ホルダ２３には該軸突起２２ｃの後方に位置する軸突起２３ａ（図１、図２及び図３）が突設され、この前後の軸突起２２ｃ、２３ａによってカム環駆動ギヤ２８の前端部と後端部に形成した軸孔が支持されている。軸突起２２ｃ、２３ａによる軸支状態で、長ギヤ部２８ａが筒状部２２ａの内側に露出する。

図５や図９に示すように、カム環１１は、光軸Ｏを略中心とする筒状部１１ａと、筒状部１１ａの後端から外径方向へ突出する後端フランジ１１ｂを有している。後端フランジ１１ｂには、ハウジング２２の筒状部２２ａの内周面に形成した３つのカム環ガイド溝２２ｄに対して摺動可能に嵌る３つのガイド突起１１ｃが突設されている。図３及び図７に示すように、カム環ガイド溝２２ｄは、光軸Ｏに対して傾斜するリード溝部２２ｄ１と、該リード溝部２２ｄ１の前端部に接続する光軸Ｏを中心とした環状溝部２２ｄ２とを有している。後端フランジ１１ｂ上にはさらに、ガイド突起１１ｃと重ならない後端位置に周面ギヤ１１ｄが形成され、この周面ギヤ１１ｄに対してカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａが噛合する。ズームギヤ列１２０の最終ギヤであるカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａから周面ギヤ１１ｄを介してズームモータ１５０の回転駆動力が伝達されると、カム環１１は、ズームレンズ鏡筒ＺＬの収納状態（図２）からズーム撮影領域（図１）までの間は、ガイド突起１１ｃがリード溝部２２ｄ１の案内を受けて回転しながら光軸方向に移動し、ズーム撮影領域（図１）では、ガイド突起１１ｃが環状溝部２２ｄ２の案内を受けて光軸方向には定位置で回転される。カム環１１の後端には大径ギヤ収容部１１ｅが形成されている（図７）。大径ギヤ収容部１１ｅは、周面ギヤ１１ｄの一部の後端（後面）位置を前方にシフトさせるように後端フランジ１１ｂの後端の一部を切り欠いて形成した凹部である。周面ギヤ１１ｄのうち大径ギヤ収容部１１ｅの前方に位置する領域は、周面ギヤ１１ｄの他の領域に比べて前方にオフセットして形成されたオフセットギヤ部１１ｄ１となっている。

第１繰出筒１３と２群用直進案内環１０は、カム環１１（カム環１１とカム環結合環１４の結合体）の前後に位置している。第１繰出筒１３は、光軸Ｏを中心とする筒状部１３ａの後端部から外径方向に突出する直進案内突起１３ｂを、直進案内溝２２ｅに対して摺動可能に係合させることで、ハウジング２２に対して光軸方向に相対移動可能に直進案内されている。２群用直進案内環１０も同様に、ハウジング２２の直進案内溝２２ｅに対して直進案内突起１０ａを摺動可能に係合させて光軸方向に直進案内されている。２群用直進案内環１０は、カム環１１の後端部付近の内周面に形成した回転案内爪１１ｆと係合する回転案内爪１０ｂを有し、この爪係合によって、カム環１１に対して相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように結合（バヨネット結合）されている。第１繰出筒１３は、カム環１１に結合されたカム環結合環１４の外周面に設けた回転案内爪１４ａと、筒状部１３ａの後端部付近の内周面に形成した回転案内爪１３ｃの摺接関係によって、カム環１１に対して相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように結合（バヨネット結合）されている。つまり、２群用直進案内環１０、カム環１１及び第１繰出筒１３の３つの部材は、光軸方向には共に移動し、ハウジング２２に対して光軸方向に直進案内された２群用直進案内環１０と第１繰出筒１３に対してカム環１１が相対回転可能という関係になっている。

２群用直進案内環１０は、光軸方向前方に突出する３つの直進案内バー１０ｃを介して、２群レンズブロック８０（図４）を光軸方向へ相対移動可能に直進案内している。２群レンズブロック８０は、第２レンズ群ＬＧ２を保持する２群レンズ保持枠２（図１、図２）を内部に支持した２群レンズ移動枠（光学要素の保持部材）８を有し、この２群レンズ移動枠８に形成した光軸方向の直進案内溝８ａに対して直進案内バー１０ｃが摺動可能に係合することで直進案内される。２群レンズ移動枠８には、２群レンズ保持枠２の前後にそれぞれ位置させて、可変開口絞機構７０とシャッタブロック１００がそれぞれ光軸方向に可動に支持されている（図１、図２）。

第１レンズ群ＬＧ１を保持する第２繰出筒１２には、図６に示すように、筒状部１２ａから後方に突出する３つ（図６には２つ表れている）の外側直進案内キー１２ｂと、筒状部１２ａの内方に支持された３つの内側直進案内キー１２ｃが設けられている。外側直進案内キー１２ｂは第１繰出筒１３の筒状部１３ａの内周面に形成した直進案内溝１３ｄ（図４）に係合可能で、内側直進案内キー１２ｃは２群レンズ移動枠８の内周面に形成した直進案内溝８ｂ（図４）に係合可能である。これら直進案内溝１３ｄ、８ｂと直進案内キー１２ｂ、１２ｃの摺動関係によって、第２繰出筒１２はハウジング２２に対して光軸方向に相対移動可能に直進案内されている。

第２繰出筒１２には、外側直進案内キー１２ｂの後方にカムフォロア支持座１２ｄが形成されている（図６）。カムフォロア支持座１２ｄは周方向に位置を異ならせて３つ設けられており、それぞれのカムフォロア支持座１２ｄは内径方向に突出する１群用カムフォロアＣＦ１を支持し、この３つの１群用カムフォロアＣＦ１はそれぞれ、カム環１１の筒状部１１ａの外周面に形成した１群制御カム溝ＣＧ１に摺動可能に係合している。第２繰出筒１２は第１繰出筒１３と２群レンズ移動枠８を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１１が回転すると、１群用カムフォロアＣＦ１が１群制御カム溝ＣＧ１の案内を受けて第２繰出筒１２が光軸方向へ所定の軌跡で移動される。これにより第１レンズ群ＬＧ１の光軸方向移動が制御される。図９に示すＲ、Ｗ、Ｔはそれぞれ、ズームレンズ鏡筒ＺＬの収納状態（図２）、ワイド端（図１の上半）、テレ端（図１の下半）における、１群制御カム溝ＣＧ１の軌跡上の１群用カムフォロアＣＦ１の位置を示している。また、同図のＣＧ１-Ｐは、１群制御カム溝ＣＧ１における収納用位置Ｒからワイド端位置Ｗまでの収納制御領域であり、同じくＣＧ１-Ｚは、ワイド端位置Ｗからテレ端位置Ｔまでのズーム制御領域である。１群制御カム溝ＣＧ１はさらに、テレ端位置Ｔの先に組立分解領域ＣＧ１-Ｘを有している。組立分解領域ＣＧ１-Ｘの端部はカム環１１の筒状部１１ａの前端面に開口されており、１群用カムフォロアＣＦ１を光軸方向に挿脱させることができる。

カム環１１の内周面に形成した２群制御カム溝ＣＧ２に対し、２群レンズ移動枠８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。２群レンズ移動枠８は２群用直進案内環１０を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環１１が回転すると、２群制御カム溝ＣＧ２の形状に従って、２群レンズ移動枠８すなわち第２レンズ群ＬＧ２が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

２群レンズ移動枠８と第２繰出筒１２の間には、圧縮ばねからなる群間付勢ばね２７が挿入されており、２群レンズ移動枠８と第２繰出筒１２は互いに離間する方向に付勢されている。

以上の構造からなるズームレンズ鏡筒ＺＬは次のように動作する。図２に示す鏡筒収納状態では、図１に示す撮影状態よりも光軸方向の光学系の長さ（第１レンズ群ＬＧ１の物体側の面から撮像素子２６の撮像面までの距離）が短くなっている。この鏡筒収納状態では、カム環１１は光軸方向の後方移動端に位置しており、カム環駆動ギヤ２８との関係が図８Ａ（収納状態）、図１０Ａ、図１１Ａに示すものとなっている。すなわち、カム環駆動ギヤ２８と周面ギヤ１１ｄは、長ギヤ部２８ａの後端部付近（大径ギヤ部２８ｂとの境界部付近）と、大径ギヤ収容部１１ｅ前方のオフセットギヤ部１１ｄ１で噛合している。そして、大径ギヤ部２８ｂが大径ギヤ収容部１１ｅに進入して、該大径ギヤ部２８ｂが周面ギヤ１１ｄの一部と光軸方向に重なる関係になっている。換言すれば、大径ギヤ部２８ｂと周面ギヤ１１ｄの後方一部が、光軸Ｏと直交する同一平面内に位置している。そのため、カム環１１を、大径ギヤ部２８ｂとの間で干渉を生じることなく光軸方向後方の深い位置まで後退させることができる。このとき、１群用カムフォロアＣＦ１が収納用位置Ｒに位置している。

鏡筒収納状態において撮影状態への移行信号（例えば、ズームレンズ鏡筒ＺＬが搭載されるカメラに設けたメインスイッチのオン）が入力されると、ズームモータ１５０が鏡筒繰出方向に駆動され、ウォームギヤ１０３の回転がズームギヤ列１２０によって減速されつつカム環１１に伝達される。ここでダブルギヤからなるカム環駆動ギヤ２８自体も減速機能を有し、第３ギヤ１０６から大径ギヤ２８ｂへ伝達された回転をさらに減速して長ギヤ部２８ａから周面ギヤ１１ｄに伝える。こうして回転駆動力が伝達されたカム環１１は、カム環ガイド溝２２ｄのリード溝部２２ｄ１とガイド突起１１ｃの関係によって、ハウジング２２に対して回転しながら光軸方向前方へ繰り出される。この鏡筒繰出時のカム環１１の回転方向を図８Ａ以降に矢印Ｎ１で示した。光軸方向位置が固定されたカム環駆動ギヤ２８に対してカム環１１が回転しながら前方に繰り出されるため、長ギヤ部２８ａに対する周面ギヤ１１ｄの噛合位置が徐々に前方に変化し、これに伴いカム環１１の大径ギヤ収容部１１ｅが大径ギヤ２８ｂと重なる位置から前方に離脱する。この離脱が完了するまでにカム環１１は所定角回転されて、大径ギヤ２８ｂに対する大径ギヤ収容部１１ｅの周方向位置が変位するが、当該離脱完了までのカム環１１の回転では周面ギヤ１１ｄ（後端フランジ１１ｄ）と大径ギヤ２８ｂの干渉が生じないように、大径ギヤ収容部１１ｅの周方向の形成領域が大径ギヤ２８ｂの直径よりも余裕を持たせて広く設定されている。２群用直進案内環１０と第１繰出筒１３は、カム環１１と共に前方へ直進移動する。

カム環１１が繰出方向Ｎ１に回転すると、その外側では、２群レンズ移動枠８と第１繰出筒１３を介して直進案内された第２繰出筒１２が、１群制御カム溝ＣＧ１の収納制御領域ＣＧ１-Ｐ内を１群用カムフォロアＣＦ１が移動することにより、カム環１１と第１繰出筒１３と２群用直進案内環１０の結合体に対して光軸方向前方に繰り出され、第２繰出筒１２の筒状部１２ａが徐々に第１繰出筒１３からの突出量を大きくする。また、カム環１１が回転すると、その内側では、２群用直進案内環１０を介して直進案内された２群レンズ移動枠８が、２群用カムフォロアＣＦ２と２群制御カム溝ＣＧ２の関係によって、カム環１１に対して第２繰出筒１２とは異なる所定の軌跡で光軸方向に移動される。

やがて、ズームレンズ鏡筒ＺＬが所定量繰り出されると、図１の上半断面に示すズーム撮影領域のワイド端に達する。ズーム撮影領域では、カム環１１のガイド突起１１ｃがカム環ガイド溝２２ｄの環状溝部２２ｄ２内に位置され、カム環１１の光軸方向移動が停止される。図８Ａに示すように、ワイド端では、カム環１１の周面ギヤ１１ｄはカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａの前端付近に噛合している。また、ワイド端では、図９に示す１群制御カム溝ＣＧ１のワイド端位置Ｗに１群用カムフォロアＣＦ１が位置する。

鏡筒収納状態からの第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２の繰出量はそれぞれ、前者が、ハウジング２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する第２繰出筒１２のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、ハウジング２２に対するカム環１１の前方移動量と、該カム環１１に対する２群レンズ移動枠８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と第２レンズ群ＬＧ２が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Ｏに沿って移動することにより行われる。図１の上半断面に示すワイド端の繰出状態からズームモータ１５０を望遠方向（鏡筒収納状態からワイド端までの繰出時と同じ方向）に駆動させると、やがて図１の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。このワイド端からテレ端までのズーム撮影領域では、カム環１１はカム環ガイド溝２２ｄの環状溝部２２ｄ２に案内されて光軸方向の一定位置で回転を行い、光軸方向へは進退しない。よって、ズーム撮影領域ではカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａに対する周面ギヤ１１ｄの光軸方向の相対位置は変化せず、図８Ａや図１０Ｂに示すように、ワイド端からテレ端に至るまでの間、長ギヤ部２８ａの前端付近が周面ギヤ１１ｄに対して噛合を維持し、カム環１１に回転駆動力を与えることができる。ズーム撮影領域での第１レンズ群ＬＧ１の光軸方向位置は、１群制御カム溝ＣＧ１のズーム制御領域ＣＧ１-Ｚと１群用カムフォロアＣＦ１の関係によって制御され、テレ端では、図９に示す１群制御カム溝ＣＧ１のテレ端位置Ｔに１群用カムフォロアＣＦ１が達する。

撮影状態（ズーム撮影領域）から収納状態への移行信号（例えば、カメラのメインスイッチのオフ）が入力されると、ズームモータ１５０が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒ＺＬは以上の繰出動作とは逆の収納動作を行う。カム環１１は、カム環駆動ギヤ２８を含むズームギヤ列１２０を介してズームモータ１５０の回転駆動力が伝達され、鏡筒繰出時とは逆方向に回転される。この鏡筒収納時のカム環１１の回転方向を図８Ａ以降に矢印Ｎ２で示した。収納方向Ｎ２に回転するカム環１１は、ワイド端を過ぎると、ガイド突起１１ｃがカム環ガイド溝２２ｄのリード溝部２２ｄ１の案内を受けることで、回転しながら光軸方向後方へ移動される。すると、カム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａに対する周面ギヤ１１ｄの噛合位置が徐々に後方へ変化する。第１繰出筒１３と２群用直進案内環１０はカム環１１に伴って光軸方向に直進移動される。第１レンズ群ＬＧ１を保持する第２繰出筒１２は、１群用カムフォロアＣＦ１が１群制御カム溝ＣＧ１の収納制御領域ＣＧ１-Ｐに案内されることで、後退動作を行っているカム環１１に対してさらに光軸方向後方に相対移動される。また、第２レンズ群ＬＧ２を保持する２群レンズ移動枠８が、２群用カムフォロアＣＦ２と２群制御カム溝ＣＧ２の関係によって、カム環１１に対して第２繰出筒１２とは異なる所定の軌跡で光軸方向に相対移動される。

やがて、図２に示す鏡筒収納状態まで達すると、カム環１１は、カム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａの後端部付近（大径ギヤ部２８ｂとの境界部付近）に対して周面ギヤ１１ｄのオフセットギヤ部１１ｄ１を噛合させる後方移動端に達する。この後方移動端では、大径ギヤ部２８ｂと大径ギヤ収容部１１ｅの周方向位相が一致し、大径ギヤ部２８ｂが大径ギヤ収容部１１ｅに進入する。つまり、前述のように、大径ギヤ部２８ｂと周面ギヤ１１ｄの後方一部の光軸方向位置が重なる関係となり、カム環１１は大径ギヤ部２８ｂに規制されずに図２に示す位置まで後退させることができる。

第３レンズ群ＬＧ３を支持する３群レンズ枠５１は、以上のズームモータ１５０による第１レンズ群ＬＧ１及び第２レンズ群ＬＧ２の駆動とは独立して、ＡＦモータ１６０によって光軸方向に前後移動させることができる。そして、光学系がワイド端からテレ端までのズーム撮影領域にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてＡＦモータ１６０を駆動することにより、第３レンズ群ＬＧ３が光軸方向に移動してフォーカシングが実行される。

以上のように本実施形態のズームレンズ鏡筒ＺＬでは、カム環１１の光軸方向移動に対応した光軸方向長さが必要とされるカム環駆動ギヤ２８を、カム環１１の周面ギヤ１１ｄへの噛合を担当する長ギヤ部２８ａと、該長ギヤ部２８ａの後方に一体形成した大径ギヤ部２８ｂとを備えたダブルギヤとして構成している。カム環駆動ギヤ２８自体が減速機能を有するため、ズームギヤ列１２０の構成ギヤ数を少なくしてコンパクトな構成としながら、所要の減速比を得ることが可能となっている。そして、大径ギヤ部２８ｂを進入させる大径ギヤ収容部１１ｅをカム環１１の後端に設けたことにより、該大径ギヤ部２８ｂに制約されずにカム環１１を光軸方向後方の深い位置まで沈胴させることができ、カム環駆動ギヤ２８に減速機能を持たせつつ、ズームレンズ鏡筒ＺＬの収納長のコンパクト化を達成することができる。

また、カム環駆動ギヤ２８に対してモータ駆動力を伝達する直前の第３ギヤ１０６も、減速機能を有するダブルギヤとなっており、これもズームギヤ列１２０の構成ギヤ数減少、コンパクト化に寄与している。仮に、カム環駆動ギヤ２８が軸方向の全長に亘って大径ギヤ部２８ｂを備えない一定径の長ギヤであると、この長ギヤに噛合するギヤ（第３ギヤ１０６）は、該長ギヤと重なる軸方向位置（共通の軸直交平面内）に減速用の大径ギヤ（１０６ａ）を配置することができない（長ギヤと干渉してしまうため）。そのため、長ギヤに噛合するギヤは、減速機能を有さないアイドルギヤとするのが従来の一般的な構成であった。これに対し本実施形態では、カム環駆動ギヤ２８の大径ギヤ部２８ｂに対して第３ギヤ１０６の小径ギヤ１０６ｂを噛合させることにより、長ギヤ部２８ａと重なる軸方向位置（共通の軸直交平面内）に大径ギヤ１０６ａを配置することを可能としている。よって、カム環駆動ギヤ２８に加えて第３ギヤ１０６にも減速機能を持たせることができた。

なお、大径ギヤ部２８ｂを大径ギヤ収容部１１ｅに進入させるとき、長ギヤ部２８ａに対してオフセットギヤ部１１ｄ１を噛合させることで、周面ギヤ１１ｄとカム環駆動ギヤ２８の間には十分な噛合領域が確保されている。このオフセットギヤ部１１ｄ１は、大径ギヤ収容部１１ｅに対応する周方向の一部領域にのみ形成されているので、周面ギヤ１１ｄ全体の光軸方向幅を広げてカム環１１を光軸方向に大型化させるものではない。

続いて、ハウジング２２に対するカム環１１とカム環駆動ギヤ２８の組付構造を説明する。ハウジング２２の３つのカム環ガイド溝２２ｄはそれぞれ、環状溝部２２ｄ２の終端部に、筒状部２２ａの前端面に開口する挿脱開口２２ｄ３を有し（図３、図７）、挿脱開口２２ｄ３を通して、カム環１１の３つのガイド突起１１ｃをそれぞれカム環ガイド溝２２ｄへ挿脱させることができる。ガイド突起１１ｃと挿脱開口２２ｄ３の位相が一致するこの回転位置を、カム環１１の組立分解位置と呼ぶ。カム環１１の後端フランジ１１ｂ上には、当該組立分解位置にあるときに長ギヤ収納部２２ｂに対向する位置に、周面ギヤ１１ｄが存在しない無ギヤ領域１１ｇが形成されている。すなわち、ハウジング２２に対するカム環１１の回転可能範囲は、ガイド突起１１ｃをカム環ガイド溝２２ｄの一端部（挿脱開口２２ｄ３の背後に位置する環状溝部２２ｄ２の終端部）から他端部（リード溝部２２ｄ１の後端部）まで移動させる範囲内（カム環ガイド溝２２ｄの周方向長さの範囲内）であるが、周面ギヤ１１ｄはこの回転可能範囲の全域に亘る周方向位置に形成されているのではなく、当該回転可能範囲の一方の端部領域（ガイド突起１１ｃを挿脱開口２２ｄ３の背後に位置させる領域）では、周面ギヤ１１ｄが存在しない無ギヤ領域１１ｇになっている。よって、カム環１１は、ズームモータ１５０の駆動制御では組立分解位置まで回転されることがない。またカム環１１自体も第１繰出筒１３などに覆われていて外部に露出していないため、手などでカム環１１を外側から把持して回転させることもできない。そのため、意図せずにカム環１１を組立分解位置まで回転させてしまうおそれがない。ハウジング２２からカム環１１を取り外すときには、特殊な治具を用いてカム環１１を組立分解位置まで手動で回転させる。

ズームレンズ鏡筒ＺＬの組立時には、ハウジング２２と撮像素子ホルダ２３の間にカム環駆動ギヤ２８を含むズームギヤ列１２０を組み込んだ状態で、カム環１１は、３つのガイド突起１１ｃをそれぞれ挿脱開口２２ｄ３を通してカム環ガイド溝２２ｄに挿入させながら、ハウジング２２の筒状部２２ａに対して前方から挿入される。このカム環１１の組立分解位置では、図１０Ｃ及び図１１Ｄに示すように、ハウジング２２の長ギヤ収納部２２ｂ内に位置するカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａに対して無ギヤ領域１１ｇが対向する位置関係にあるため、長ギヤ部２８ａと周面ギヤ１１ｄの噛み合いを調整することを要さずにカム環１１をハウジング２２に組み込むことができる。

続いて、カム環１１を組立分解位置から収納方向Ｎ２に回転させて周面ギヤ１１ｄをカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａに噛合させる。このときカム環１１周りの部材の組み付け順序によっては、カム環１１に直接アクセスして回転させることが難しい場合がある。例えば、２群用直進案内環１０、カム環１１、カム環結合環１４及び２群レンズブロック８０を組み合わせたユニットをハウジング２２の筒状部２２ａの前方から挿入し、該ユニットをカム環１１の組立分解位置に保持させたままにしておく。続いて、１群用カムフォロアＣＦ１を１群制御カム溝ＣＧ１の組立分解領域ＣＧ１-Ｘに進入させつつ、ハウジング２２の筒状部２２ａに対して第２繰出筒１２を前方から挿入する。さらに、第２繰出筒１２の外側直進案内キー１２ｂを直進案内溝１３ｄに進入させながら、ハウジング２２の筒状部２２ａに対して第１繰出筒１３を前方から挿入する。このような組み付け手順をとった場合、カム環１１は、第１繰出筒１３や第２繰出筒１２で覆われて外部に露出しない状態で組立分解位置に保持されるので、手などで把持して回転操作することが難しい。また、別の組み付け手順として、上記ユニットに第１繰出筒１３と第２繰出筒１２も合わせた可動レンズ（カム環）ブロック１１０を先に作り、この可動レンズ（カム環）ブロック１１０をハウジング２２に組み付けることも可能である。この場合も同様に、カム環１１が外部に露出しないので、直接に回転操作することが難しい。

ここで図９に示すように、カム環１１の外周面上の１群制御カム溝ＣＧ１には、組立分解領域ＣＧ１-Ｘの奥に、光軸方向と周方向のいずれに対しても所定の傾斜を有する回転分力付与面ＣＧ１-Ｋが形成されている。１群用カムフォロアＣＦ１が１群制御カム溝ＣＧ１の組立分解領域ＣＧ１-Ｘにある状態で、第２繰出筒１２を光軸方向後方に押し込むと、１群用カムフォロアＣＦ１が回転分力付与面ＣＧ１-Ｋに当接してこれを押圧し、回転分力付与面ＣＧ１-Ｋの傾斜形状によってカム環１１を収納方向Ｎ２に回転させる分力が生じる。すると、カム環１１が図１１Ｄに示す組立分解位置から収納方向Ｎ２に回転し、図１１Ｃのように周面ギヤ１１ｄの歯がカム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａに接近、当接する。ここでズームモータ１５０を鏡筒収納方向に回転駆動させると、カム環駆動ギヤ２８が空転せずに周面ギヤ１１ｄと噛合させることができ、以後はカム環駆動ギヤ２８の回転制御によって図１０Ｂや図１１Ｂに示すテレ端位置から図１０Ａや図１１Ａに示す鏡筒収納位置まで、任意にカム環１１を回転駆動することが可能となる。つまり、ハウジング２２に対するカム環１１の組立分解位置ではカム環駆動ギヤ２８と対向する領域に周面ギヤ１１ｄが存在しないようにしてギヤの噛合関係に留意する必要をなくしつつ、続く第２繰出筒１２の組付作業によってカム環１１を回転させて周面ギヤ１１ｄとカム環駆動ギヤ２８を噛合させる噛合ガイド手段を設けたので、カム環１１の全般的な組み付け性が向上している。

以上、図示実施形態に基づき説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、図示実施形態はズームレンズ鏡筒ＺＬへの適用例であるが、本発明はズームレンズ系以外のレンズ鏡筒にも適用が可能であり、この場合、鏡筒収納位置から撮影位置まで繰り出した時点でカム環１１が回転と光軸方向のいずれも行わないように停止されるものであってもよい。また、ズームレンズ系への適用の場合、ズーム撮影領域でカム環１１が図示実施形態のような定位置回転ではなく、回転しながら光軸方向移動を行うものであってもよい。この場合、カム環駆動ギヤ２８の長ギヤ部２８ａを必要に応じて前方に延長すればよく、大径ギヤ部２８ｂや大径ギヤ収容部１１ｅは図示実施形態と同様に構成することができる。

また、図示実施形態はカム環への適用例であるが、本発明はカム環以外の回転環に対しても適用が可能である。例えば、レンズ鏡筒における光学要素の駆動構造として、回転環と直進環を相対回転可能かつ光軸方向に共に移動するように結合し、回転環に光軸方向へ長い回転伝達溝を形成する一方、直進環には所定の軌跡のガイド溝（例えばカム溝やリード溝）を形成し、光学要素の保持部材に設けたフォロアが直進環のガイド溝と回転環の回転伝達溝に同時に係合した構成が知られている。回転環が回転すると、回転力が伝えられたフォロアが直進環のガイド溝に従って光軸方向に移動され、その結果、光学要素の保持部材の光軸方向位置が変化するものである。このような構成において、回転環を回転させながら光軸方向へ移動させるための回転繰出構造においても、本発明は適用が可能である。さらには、図示実施形態のカム環１１に相当する回転環が、カム溝などを介さずに直接に光学要素の保持部材を支持している構造であっても、本発明は適用可能である。これらの場合には、回転環はカム溝を有していないが、本発明における回転環として機能するものである。つまり、本発明は、モータからの回転駆動力を受ける周面ギヤを有し、その回転駆動力によって光軸方向に移動される状態を有するレンズ鏡筒の回転環であれば、広く適用が可能である。

８ ２群レンズ移動枠（光学要素の保持部材）
１０ ２群用直進案内環
１１ カム環（回転環）
１１ｂ 後端フランジ
１１ｃ ガイド突起
１１ｄ 周面ギヤ
１１ｄ１ オフセットギヤ部
１１ｅ 大径ギヤ収容部
１１ｇ 無ギヤ領域
１２ 第２繰出筒（光学要素の保持部材）
１２ｂ 外側直進案内キー
１２ｃ 内側直進案内キー
１２ｄ カムフォロア支持座
１３ 第１繰出筒
１４ カム環結合環
２２ ハウジング（固定環）
２２ｂ 長ギヤ収納部
２２ｄ カム環ガイド溝
２２ｄ１ リード溝部
２２ｄ２ 環状溝部
２２ｄ３ 挿脱開口
２２ｅ 直進案内溝
２３ 撮像素子ホルダ
２８ カム環駆動ギヤ（回転環駆動ギヤ）
２８ａ 長ギヤ部
２８ｂ 大径ギヤ部
８０ ２群レンズブロック
１０３ ウォームギヤ
１１０ 可動レンズ（カム環）ブロック
１２０ ズームギヤ列
１５０ ズームモータ
１６０ ＡＦモータ
ＣＦ１ １群用カムフォロア
ＣＦ２ ２群用カムフォロア
ＣＧ１ １群制御カム溝
ＣＧ１-Ｋ 回転分力付与面
ＣＧ１-Ｘ 組立分解領域
ＣＧ２ ２群制御カム溝
ＬＧ１ 第１レンズ群
ＬＧ２ 第２レンズ群
ＬＧ３ 第３レンズ群
Ｏ 光軸
ＺＬ ズームレンズ鏡筒

Claims (4)

1. 固定環と、
   上記固定環に対して回転しながら光軸方向に移動可能に支持され、光軸方向後端の外周に周面ギヤを有する回転環と、
   上記固定環に支持されモータによって回転駆動されて上記回転環の周面ギヤに回転駆動力を伝達する回転環駆動ギヤと、
   を備えたレンズ鏡筒において、
   上記回転環駆動ギヤは、回転環の光軸方向移動範囲の全域で上記周面ギヤに噛合する光軸方向への長ギヤ部と、該長ギヤ部の後方に設けた大径ギヤ部を有すること；
   上記モータから上記回転環駆動ギヤに駆動力を伝達するギヤ列の最終ギヤが、上記回転環駆動ギヤの上記大径ギヤ部に噛合する小径ギヤ部と、該小径ギヤ部よりも大径で上記回転環駆動ギヤの上記長ギヤ部と重なる軸方向位置にあり、上記長ギヤ部に噛合せず上記モータ側から駆動力を受ける大径ギヤ部とを有すること；及び
   上記回転環の後端に上記回転環駆動ギヤの上記大径ギヤ部が進入可能な大径ギヤ収容部を備え、回転環が光軸方向の後方移動端にあるとき、上記回転環駆動ギヤの上記大径ギヤ部が上記周面ギヤと光軸方向位置を重ならせて該大径ギヤ収容部内に位置され、かつ上記回転環駆動ギヤの上記長ギヤ部と上記周面ギヤが噛合していること；
   を特徴とするレンズ鏡筒の回転繰出構造。
2. 請求項１記載のレンズ鏡筒の回転繰出構造において、上記周面ギヤは、上記大径ギヤ収容部の前方に光軸方向前方へ形成領域を広げたオフセットギヤ部を有することを特徴とするレンズ鏡筒の回転繰出構造。
3. 請求項１記載のレンズ鏡筒の回転繰出構造において、上記回転環は、レンズ鏡筒の収納状態で上記後方移動端に位置し、撮影状態になるときに該後方移動端から回転しながら光軸方向前方に移動されることを特徴とするレンズ鏡筒の回転繰出構造。
4. 請求項１記載のレンズ鏡筒の回転繰出構造において、上記回転環は、回転によって光学要素の保持部材を光軸方向に相対移動させるカム溝を有するカム環であるレンズ鏡筒の回転繰出構造。

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