KR20080064869A - 렌즈 배럴, 카메라 및 휴대형 정보 단말장치 - Google Patents

렌즈 배럴, 카메라 및 휴대형 정보 단말장치 Download PDF

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KR20080064869A
KR20080064869A KR1020087011851A KR20087011851A KR20080064869A KR 20080064869 A KR20080064869 A KR 20080064869A KR 1020087011851 A KR1020087011851 A KR 1020087011851A KR 20087011851 A KR20087011851 A KR 20087011851A KR 20080064869 A KR20080064869 A KR 20080064869A
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데츠야 이와사키
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가부시키가이샤 리코
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Abstract

본 발명은, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과, 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워를 구비하는 제1 렌즈 실린더와, 내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더를 포함하는 렌즈 배럴을 제공하며, 복수의 캠 홈은 제1 캠 홈과 제2 캠 홈을 구비하고, 복수의 캠 팔로워는, 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈과 각각 결합하는 제1 캠 팔로워 및 제2 캠 팔로워를 구비하며, 제1 캠 팔로워와 제2 캠 팔로워는 광축 방향에 대하여 서로 상이한 위치에 배치되어 있다.

Description

렌즈 배럴, 카메라 및 휴대형 정보 단말장치{LENS BARREL, CAMERA AND MOBILE INFORMATION TERMINAL}
본 발명은, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 침통시켜 렌즈 군을 수납하는 침통 상태로 정하고, 상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 대물측으로 이동시켜 촬영 상태로 정하는 렌즈 배럴에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 소위 디지털 카메라와 같은 카메라에 이용하는 촬영 렌즈에 적합한 렌즈 배럴과, 렌즈 배럴을 이용하는 카메라 및 휴대형 정보 단말장치에 관한 것이다.
최근에는 예컨대, 피사체의 상을 CCD(Charge-Coupled Device; 전하 결합 소자) 촬상 소자와 같은 고체 촬상 소자에 의해 촬상하여, 피사체의 정지 화상(스틸 화상) 또는 동작 화상(무비 화상)의 화상 데이터를 얻어, 비휘발성 반도체 메모리 매체와 같은 기록 매체에 디지털적으로 기록한 소위 디지털 카메라가 일반화되고 있다.
통상적으로, 일반적인 디지털 카메라에 있어서의 렌즈 배럴은 오목한 홈 또는 관통 홈으로 이루어지는 캠 홈과, 통상적으로 핀 형상의 돌출부로 이루어지는 캠 팔로워를 활용하는 줌 기구(zooming mechanism)를 구비한다. 캠 홈은 회전 프레임으로서의 캠 프레임에 형성되고, 캠 팔로워는 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 외주부에 돌출 설치되어 있다. 이로써, 캠 홈을 갖는 캠 프레임의 회전에 의하여, 캠 홈에 결합하여 그 캠 홈을 추종하는 캠 팔로워를 통해 렌즈 프레임을 광축 방향으로 이동시키는 타입의 구조가 확립된다.
이러한 타입에 의해 초래되는 문제점으로는, 캠 팔로워가 캠 홈으로부터 분리되거나, 캠 팔로워와 캠 홈 사이의 백래시(backlash) 또는 유극(play)에 의해 초래되는 광학 성능의 열화, 광의 누설 발생 등이 포함된다. 이들 문제점을 개선하기 위해서, 캠 기구로서 소위 헬리코이드를 이용하는, 기울기가 일정한 나사 이송 타입의 헬리코이드 구동에 의해 직선적인 나사 이송 구동을 행하는 구조를 고려할 수 있다.
다른 한편으로, 일반적인 디지털 카메라에 있어서, 복수의 렌즈 군 중에서 대물측에 가장 가까운 제1 렌즈 군은 일반적으로 비선형으로 이동할 필요가 있으므로, 많은 경우에, 제1 렌즈 군을 직선 구동 후에 별도의 캠 기구에 의해 보정 이동시킬 필요가 있다. 따라서 헬리코이드 구동을 채용하면 디지털 카메라의 기구가 복잡해지기 때문에, 디지털 카메라에 헬리코이드 구동이 채용되지 않는 경우가 많다.
이러한 상황을 고려하여, 일본 특허 공개 공보 제2004-109299호는, 직선 운동을 행하는 부분과, 회전 운동을 행하는 부분의 2개의 부분을 포함하는 캠 홈으로서의 헬리코이드를 형성하는 구조를 개시하고 있다. 이에 따라, 상기 일본 특허 공개 공보 제2004-109299호에 개시된 구조는, 헬리코이드 구동을 채용하면서 제1 렌즈 군을 비선형으로 구동할 수 있게 하고 있다.
그러나, 일본 특허 공개 공보 제2004-109299호에 있어서는, 광축 방향으로는 이동하지 않으면서 회전 운동만을 행하는 부분에서는, 광축 방향에 대한 변위가 일정한 헬리코이드를 활용하여 캠 팔로워와의 결합을 달성하고 있다. 이에 따라, 캠 홈으로서의 헬리코이드가 광축 방향에 대하여 동일 위치, 즉 광축이 수직으로 교차하는 면을 따라서 형성된다. 이 경우에는, 헬리코이드의 수를 증가시키거나 회전각을 크게 하려고 하면, 광축 방향으로는 이동하지 않고 회전 운동만을 행하는 부분의 캠 홈으로서의 헬리코이드가 광축이 수직으로 교차하는 동일평면을 따라 동일한 원주 방향 위치에 위치하므로, 헬리코이드가 서로 오버랩된다. 따라서 회전각을 크게 하고자 하면 헬리코이드의 수가 제한되는 문제가 발생하고, 이로써 렌즈 프레임의 불안정한 지지로 인한 백래시, 렌즈 배럴의 기울어짐 등의 추가의 문제가 발생한다. 다른 한편으로, 캠 홈으로서의 헬리코이드의 수를 많게 하면, 회전각을 크게 할 수 없고, 이에 따라 광학 제어를 실행하기 위한 자유도가 제한된다.
본 발명의 적어도 하나의 목적은, 실질적으로 충분한 수의 캠 팔로워 및 캠 홈을 이용할 수 있으면서, 이들 캠 팔로워 및 캠 홈에 의해 얻어지는 회전각도 크게 할 수 있는 렌즈 배럴, 카메라 및 휴대형 정보 단말장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명에 따른 렌즈 배럴, 카메라 및 휴대형 정보 단말장치는 높은 광학 제어 자유도를 얻을 수 있고 안정적인 구동을 가능하게 한다.
(1) 본 명세서에서 구현되고 광의적으로 설명하는 바와 같은 본 발명의 이들 및 다른 이점과 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 양태에 따른 렌즈 배럴로서, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 침통되어 복수의 렌즈 군이 수납되어 있는 침통 상태와, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 대물측으로 이동하는 촬영 상태로 있는 렌즈 배럴이 제공되며; 상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과, 상기 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워(cam follower)를 구비하는 제1 렌즈 실린더와, 내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 상기 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더를 포함하며, 상기 복수의 캠 홈은 제1 캠 홈과 제2 캠 홈을 구비하고, 상기 복수의 캠 팔로워는, 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈과 각각 결합하는 제1 캠 팔로워 및 제2 캠 팔로워를 구비하며, 상기 제1 캠 팔로워와 제2 캠 팔로워는 광축 방향에 대하여 서로 상이한 위치에 배치되어 있는 것인 렌즈 배럴이 제공된다.
(2) 본 명세서에서 구현되고 광의적으로 설명하는 바와 같은 본 발명의 이들 및 다른 이점과 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제2 양태에 따른 렌즈 배럴로서, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 침통되어 복수의 렌즈 군이 수납되어 있는 침통 상태와, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 대물측으로 이동하는 촬영 상태로 있는 렌즈 배럴이 제공되며; 상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과, 상기 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워를 구비하는 제1 렌즈 실린더와, 내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 상기 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더를 포함하며, 상기 복수의 캠 홈은 제1 캠 홈과 제2 캠 홈을 구비하고, 상기 복수의 캠 팔로워는, 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈과 각각 결합하는 제1 캠 팔로워 및 제2 캠 팔로워를 구비하며, 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈은 광축 방향에 대하여 서로 상이한 위치에 서로 평행하게 편의(偏倚)되도록 배치되는 것인 렌즈 배럴이 제공된다.
(3) 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1 캠 팔로원 및 제2 캠 팔로워와 결합된 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈은 각각 서로 교차한다.
(4) 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈은, 제1 렌즈 실린더를 제1 회전 실린더의 침통 위치로부터 최대 연장 위치로 실질적으로 직선으로 이동시키도록 경사지고, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면을 따라 제2 렌즈 실린더의 원주 방향으로 연장하여, 최대 연장 상태로부터 촬영 상태에 걸쳐 최대 연장 위치에서 제1 렌즈 실린더의 회전만을 허용하고 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 진퇴 이동하는 것을 제한하는 형상을 갖는 캠 구조를 가지며, 상기 제1 렌즈 실린더는, 제1 렌즈 실린더에 의해 지지된 렌즈 프레임이 침통 상태로부터 촬영 상태로 도달하기 전에 최대 연장 위치로 이동하도록 구성된다.
(5) 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1 팔로워 및 제2 캠 팔로워 각각은; 광축 방향에 대하여 경사지고 서로 평행하게 마주하는 한 쌍의 경사부와, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면을 형성하고 서로 평행하게 마주하는 한 쌍의 수직면부를 구비하며, 상기 경사부는, 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 이동하는 범위의 캠면에서 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈의 캠면과 각각 슬라이딩 접촉하고, 상기 수직면부는, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면내에서 제1 렌즈 실린더가 회전하는 범위의 캠면에서 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈의 캠면과 각각 슬라이딩 접촉한다.
(6) 본 발명의 실시예에 따라서, 3세트 이상의 캠 홈 및 캠 팔로워가 제공되고, 적어도 3세트의 캠 홈 및 캠 팔로워는, 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동하지 않고 적어도 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면내에서 회전하는 범위에서 서로 결합한다.
(7) 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1 렌즈 실린더의 모든 캠 팔로워는, 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 구동되는 범위와, 광축이 실질적으로 교차하는 평면에서 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동하지 않고 회전하는 범위 사이의 경계부의 근방에서는 제2 렌즈 실린더의 모든 캠 홈과 결합한다.
(8) 본 발명의 실시예에 따라서, 제2 렌즈 실린더는 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부가 통과할 수 있는 절결부를 더 포함하여, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를 실질적으로 제2 렌즈 실린더의 외측에 위치시켜 침통 상태를 확립하고, 제1 렌즈 실린더는 복수의 캠 팔로워와는 별도로 설치되는 다른 적어도 하나의 캠 팔로워를 포함하고, 제2 렌즈 실린더는, 복수의 캠 홈과는 별도로 설치되고 상기 다른 적어도 하나의 캠 팔로워에 대응하는 다른 적어도 하나의 캠 홈을 포함하고, 상기 다른 적어도 하나의 캠 팔로워의 적어도 일부는, 절결부에 대응하는 제2 렌즈 실린더의 섹션에서 상기 다른 적어도 하나의 캠 홈의 적어도 일부와 결합하도록 구성된다.
(9) 본 발명의 실시예에 따라서, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부가 통과할 수 있도록 하여, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를 실질적으로 제2 렌즈 실린더의 외측에 위치시켜 침통 상태를 확립하기 위하여 제2 렌즈 실린더에 설치된 절결부와, 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동할 때에, 제2 렌즈 실린더의 내주부에 대하여 실질적으로 연속하는 원통형 표면을 제공하기 위하여 제2 렌즈 실린더의 절결부를 막도록 구성된 커버 플레이트를 더 포함하며, 상기 커버 플레이트는 복수의 캠 팔로워에 대응하는 절결부를 통과하는 복수의 캠 홈 중 적어도 하나에 대하여 연속하는 적어도 하나의 덮개 플레이트 캠 홈을 포함하고, 상기 복수의 캠 팔로워는 절결부에 대응하는 제2 렌즈 실린더의 섹션에서 적어도 하나의 커버 플레이트 캠 홈의 적어도 일부와 결합하도록 구성된다.
(10) 본 발명의 실시예에 따라서, 적어도 일부가 상기 절결부를 통과하여, 상기 제2 렌즈 실린더의 실질적으로 외측에 위치하고 있는 렌즈 프레임이 상기 복수의 렌즈 군 중 다른 적어도 하나의 렌즈 군을 유지한다.
(11) 본 명세서에서 구현되고 광의적으로 설명하는 바와 같은 본 발명의 이들 및 다른 이점과 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제3 양태에 따른 렌즈 배럴로서, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 침통되어 복수의 렌즈 군이 수납되어 있는 침통 상태와, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 대물측으로 이동하는 촬영 상태로 있는 렌즈 배럴이 제공되며; 상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과, 상기 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워와 기어부를 구비하는 제1 렌즈 실린더와, 내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 상기 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하며, 상기 기어부에 대응하여 개구가 설치되어 있는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더와, 제2 렌즈 실린더의 개구를 통하여 제1 렌즈 실린더의 기어부와 결합하여 제1 렌즈 실린더에 구동력을 전달하는 구동 기어와, 구동 기어를 구동하여 회전시키도록 구성된 구동원을 포함하고, 제2 렌즈 실린더의 복수의 캠 홈의 적어도 일부는 개구를 통과하도록 마련되는 것인 렌즈 배럴이 제공된다.
(12) 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 구동 기어는, 구동 기어와 개구부를 통과하는 복수의 캠 홈의 적어도 일부 사이의 간섭을 피하기 위하여, 상기 개구부를 통과하는 복수의 캠 홈의 적어도 일부의 경로에 대응하여 기어가 누락되어 있는 기어 누락부를 포함한다.
또한, 촬영용 광학계로서 전술한 (1) 내지 (12)의 렌즈 배럴 중 어느 하나에 따른 렌즈 배럴을 포함하는 카메라가 제공된다.
또한, 본 발명은 카메라 기능부와, 카메라 기능부의 촬영용 광학계로서 전술한 (1) 내지 (12)의 렌즈 배럴 중 어느 하나에 따른 렌즈 배럴을 이용하는 광학계를 포함하는 휴대형 정보 단말장치를 제공한다.
(발명의 효과)
따라서, 본 발명은, 실질적으로 충분한 수의 캠 팔로워 및 캠 홈을 이용할 수 있으면서, 이들 캠 팔로워 및 캠 홈에 의해 얻어지는 회전각도 크게 할 수 있으며, 높은 광학 제어 자유도를 얻을 수 있고 안정적인 구동을 가능하게 하는 렌즈 배럴, 카메라 및 휴대형 정보 단말장치를 제공한다.
보다 구체적으로, 전술한 (1)의 렌즈 배럴에 따르면, 실질적으로 충분한 수의 캠 팔로워 및 캠 홈을 이용할 수 있으면서, 이들 캠 팔로워 및 캠 홈에 의해 얻어지는 회전각도 크게 할 수 있다.
전술한 (2)의 렌즈 배럴에 따르면, 마찬가지로, 실질적으로 충분한 수의 캠 팔로워 및 캠 홈을 이용할 수 있으면서, 이들 캠 팔로워 및 캠 홈에 의해 얻어지는 회전각도 크게 할 수 있다.
전술한 (3)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 회전각을 효율적으로 크게 할 수 있고, 또한 안정적인 구동을 달성할 수 있다.
전술한 (4)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 촬영 상태에서 렌즈 프레임에 의해 지지되는 렌즈 군의 배후의 공간을 효과적으로 활용할 수 있다.
전술한 (5)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 안정적으로 구동할 수 있어서, 광축 방향으로의 경사 및 변위를 효과적으로 방지할 수 있다.
전술한 (6)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 최대 연장 위치에 있어서의 광축 방향의 경사 및 변위를 효과적으로 억제할 수 있다.
전술한 (7)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 직선 이동과 최대 연장 위치에서의 회전의 경계부 근방에서의 경사 및 걸림(catch)을 효과적으로 억제할 수 있다.
전술한 (8)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를, 렌즈 실린더의 절결부를 통과하여 실질적으로 렌즈 실린더 외측에 위치시켜 침통 상태로 하는 경우에, 렌즈 실린더의 절결부에 의해 지지가 불안정하게 되는 것을 효과적으로 방지하여 안정적인 구동을 실현할 수 있다.
전술한 (9)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를, 렌즈 실린더의 절결부를 통과하여 실질적으로 렌즈 실린더 외측에 위치시켜 침통 상태로 하는 경우에, 렌즈 실린더의 절결부에 의해 지지가 불안정하게 되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
전술한 (10)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를, 렌즈 실린더의 절결부를 통과하여 실질적으로 렌즈 실린더 외측에 위치시켜 침통 상태로 하는 경우에, 렌즈 실린더의 절결부에 의해 지지가 불안정하게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
전술한 (11)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 내부 렌즈 실린더에 회전 구동력을 전달하기 위한 개구부가 외부 렌즈 실린더에 마련되어 있더라도, 회전각을 크게 할 수 있다.
전술한 (12)의 렌즈 배럴에 따르면, 특히, 내부 실린더에 회전 구동력을 전달하기 위한 구동 기어와 내부 렌즈 실린더의 캠 팔로워의 간섭을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 카메라에 따르면, 렌즈 배럴에 실질적으로 충분한 수의 캠 팔로워 및 캠 홈을 이용할 수 있으면서, 이들 캠 팔로워 및 캠 홈에 의해 얻어지는 회전각도 크게 할 수 있다.
본 발명의 휴대형 정보 단말장치에 따르면, 카메라 기능부의 촬영을 위한 광학계에 실질적으로 충분한 수의 캠 팔로워 및 캠 홈을 이용할 수 있으면서, 이들 캠 팔로워 및 캠 홈에 의해 얻어지는 회전각도 크게 할 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 포함되는 첨부 도면은, 본원 명세서에 합체되어 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 발명의 실시예를 예시하고 있으며, 상세한 설명과 함께 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴(lens barrel)을 포함한 광학계 장치의 주요부의 구조를 렌즈 군이 침통되어 있는 상태로, 대물측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 렌즈 배럴의 주요부를 결상면에서 본 개략적인 사시도이고,
도 3은 폐쇄 상태로 있는 렌즈 배럴을 포함하는 광학계 장치의 주요부의 구조를 렌즈 군이 침통되어 있는 상태로, 대물측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 렌즈 배럴의 주요부의 구조를 결상면에서 본 개략적인 사시도이고,
도 5는, 렌즈 군이 돌출된 촬영 상태에 있어서 개방 상태로 있는 렌즈 배럴의 주요부의 구조를 결상면에서 본 개략적인 사시도이고,
도 6은 렌즈 군이 돌출된 촬영 상태에 있어서 렌즈 배럴의 주요부의 구조를 결상면에서 본 개략적인 사시도이고,
도 7은 제3 렌즈 군을 유지하는 제3 프레임과 충돌 방지 부재의 동작을 설명하기 위하여, 렌즈 군이 침통되어 있는 상태에서의 제3 프레임, 충돌 방지 부재 및 제4 프레임의 레이아웃을 대물측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 8은 제3 렌즈 군을 유지하는 제3 프레임과 충돌 방지 부재의 동작을 설명하기 위하여, 렌즈 군이 돌출되어 있는 촬영 상태에서의 제3 프레임, 충돌 방지 부재 및 제4 프레임의 레이아웃을 대물측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 9a는 렌즈 배럴에 있어서의 렌즈 군, 렌즈 프레임 및 각종 렌즈 실린더(lens cylinder)의 주요부를, 각각 광축에 대하여 상반부와 하반부에 상이한 상태로 도시하는 개략적인 수직 단면도로서, 상기 상반부는 렌즈 군이 돌출되어 있는 촬영 상태를 도시하고, 하반부는 렌즈 군이 후퇴하여 침통되어 있는 침통 상태를 도시하고 있으며,
도 9b는 도 9a와 유사하게 렌즈 군이 촬영 상태에 있어서 광각 위치까지 돌출된 상태를 상반부에 도시하고 있는 개략적인 수직 단면도이고,
도 10은 고정 실린더에 형성된 헬리코이드 구조(helicoid configuration)의 캠 홈과 직선 홈의 형상을 광축에서 본 개략적인 전개도이고,
도 11은 제1 회전 실린더에 형성된 헬리코이드 구조의 캠 팔로워(cam follower)와 기어부의 형상을 광축에서 본 개략적인 전개도이고,
도 12a는 고정 프레임의 형상을 대물측에서 본 개략적인 정면도이고,
도 12b는 도 12a에 도시된 화살표 A 방향에서 본, 화살표 A-A를 연결하는 선을 따라 취한 개략적인 단면도이고,
도 12c는 도 12a에 도시된 화살표 B 방향에서 본, 화살표 B-B를 연결하는 선을 따라 취한 단면도이고,
도 12d는 도 12a의 개략적인 저면도이고,
도 13a는 고정 프레임의 형상을 결상면측의 상부 좌측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 13b는 고정 프레임을 결상면측의 상부 우측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 13c는 고정 프레임을 대물측의 하부 우측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 14a는 제1 회전 실린더의 형상을 대물측에서 본 개략적인 정면도이고,
도 14b는 도 14a의 개략적인 우측면도이고,
도 14c는 도 14a의 개략적인 좌측면도이고,
도 15a는 제1 회전 실린더의 형상을 대물측의 상부 좌측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 15b는 제1 회전 실린더를 대물측의 상부 우측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 16은 제3 프레임 및 그 구동 시스템의 구조를 도시하는 개략적인 측면도이고,
도 17은 도 16의 개략적인 사시도이고,
도 18은 제3 프레임 및 그 구동 시스템의 구조를 도시하는 개략적인 사시도이고,
도 19는 제3 프레임의 동작을 설명하기 위하여, 제3 프레임의 부분을 결상면측에서 본 개략적인 배면도이고,
도 20은 제3 프레임의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도로서, 주로 셔터 릴리스부(shutter release part)를 도시하고 있으며,
도 21은 제4 프레임과 그 구동 시스템에 관련한 부분의 구조를 도시하는 개략적인 사시도이고,
도 22는 제4 프레임과 그 구동 시스템에 관련한 부분의 구조를, 도 21과 상이한 각도에서 본 개략적인 사시도이고,
도 23a는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 카메라의 외관 및 구조를 대물측에서 본 개략적인 사시도로서, 촬영 렌즈가 카메라의 바디 내에 침통되어 있는 상태를 도시하며,
도 23b는 도 23a에 도시된 카메라의 촬영 렌즈가 카메라 바디로부터 연장되거나 돌출되어 있는 상태를 도시하는 개략적인 부분 사시도이고,
도 24는 도 23a에 도시된 카메라의 외관 및 구조를 촬영자측에서 본 개략적인 사시도이고,
도 25는 도 23a에 도시된 카메라의 기능 구조를 개략적으로 도시하는 블록도이고,
도 26은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 렌즈 배럴에 있어서의 고정 프레임 및 덮개 판(lid plate)을 포함한 제3 프레임 부분의 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이고,
도 27은 도 26에 도시된 덮개 판을 포함한 제3 프레임과 그 구동 시스템의 구조를 개략적으로 도시하는 사시도이고,
도 28은 도 26에 도시된 덮개 판을 포함한 제3 프레임의 동작을 설명하기 위하여, 고정 프레임 및 제3 프레임 부분의 구조를 대물에서 본 개략적인 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 제1 렌즈 군
12 : 제2 렌즈 군
13 : 제3 렌즈 군
14 : 제4 렌즈 군
15 : 셔터/조리개 유닛(shutter/aperture stop unit)
16 : 고체 촬상 소자
17 : 제1 프레임
18 : 커버 글라스
19 : 로우 패스 필터(low pass filter)
21 : 고정 프레임
21a : 고정 실린더
21k : 직선 홈
21m : 캠 홈(메인 헬리코이드)
21n : 캠 홈(메인 헬리코이드)
21s : 캠 홈(서브 헬리코이드)
22 : 제1 회전 실린더
22a : 캠 팔로워(메인 헬리코이드)
22b : 캠 팔로워(메인 헬리코이드)
22s : 캠 팔로워(서브 헬리코이드)
22g : 기어부
23 : 제1 라이너
24 : 제2 회전 실린더
25 : 제2 라이너
26 : 캠 실린더
27 : 직선 이동 실린더
31 : 제3 프레임
32 : 제3군 메인 가이드축
33 : 제3 프레임 보조 가이드축
34 : 제3군 리드 스크루
35 : 제3 프레임 암나사 부재
36 : 충돌 방지 부재
37 : 압축 토션 스프링
38 : 제3 프레임 포토 인터럽터(위치 검출 장치)
41 : 제4 프레임
42 : 제4 프레임 보조 가이드축
43 : 제4 프레임 스프링
44 : 제4 프레임 메인 가이드축
45 : 제4 프레임 리드 스크루
46 : 제4 프레임 암나사 부재
47 : 제4군 포토 인터럽터
51 : 줌 모터
52 : 제3 프레임 구동 모터
53 : 제4 프레임 구동 모터
61 : 배리어 제어 부재
62 : 렌즈 배리어
63 : 배리어 구동 시스템
71 : 기어
72 : 기어
73 : 기어
74 : 기어
75 : 구동 기어
81 : 리테이너 판
82 : 렌즈 배럴 베이스
101 : 촬영 렌즈
102 : 셔터 릴리스 버튼
103 : 줌 레버
104 : 파인더
105 : 스트로브(strobe light)
106 : LCD(Liquid Crystal Display)
107 : 조작 버튼
108 : 전원 스위치
109 : 메모리 카드 슬롯
110 : 확장 카드 슬롯
201 : 수광 소자(영역 센서)
202 : 신호 처리 유닛
203 : 화상 처리 유닛
204 : 중앙 처리 유닛(CPU)
205 : 반도체 메모리
206 : 확장 카드
301 : 배리어 조작 요소
이제, 첨부 도면에 예시적으로 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 가능하면, 도면 및 상세한 설명에 있어서는 동일하거나 유사한 부분에 대하여 동일한 도면 부호를 사용하고 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에서는, 이하에서 설명하는 임의의 구조 및 재료를 적절하게 변형시킬 수 있다.
도 1 내지 도 22는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 렌즈 배럴을 포함하는 광학계 장치의 주요 부분의 구조 및 각종 동작 상태를 도시하고 있다.
도 1 내지 도 22에 있어서, 렌즈 배럴은, 고정 실린더(21a)를 갖는 고정 프레임(21)과, 고정 프레임(21)에 부착되는 신축식 실린더 유닛 또는 신축식 실린더와, 신축식 실린더에 배치되어 있는 복수의 렌즈 군을 포함한다. 신축식 실린더는 복수의 렌즈 군의 광축(X)을 따라 이동 가능하고 침통될 수 있다.
렌즈 군은 예컨대, 제1 렌즈 군(11), 제2 렌즈 군(12), 제3 렌즈 군(13) 및 제4 렌즈 군(14)을 포함하고, 이들 렌즈 군은 신축식 실린더에 배치되어 있다(도 9a 및 도 9b 참조).
신축식 실린더는 예컨대, 제1 회전 실린더(22), 제1 라이너(23), 제2 회전 실린더(24), 제2 라이너(25), 캠 실린더(26), 직선 이동 실린더(27), 제3 렌즈 군(13)을 유지하기 위한 제3 프레임(31; 도 5 및 도 8 참조)을 포함한다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 제1 회전 실린더(22) 등은 복수의 렌즈 군(11 내지 14)과 함께 서로에 대하여 광축을 따라 이동한다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 렌즈 군(11 내지 14)은 대물(도시 생략)로부터 순차 위치되어 있고, 광축(X) 상에 배치되어 있다. 제2 렌즈 군(12)과 제3 렌즈 군(13) 사이에 셔터/조리개 유닛(15)이 배치되어 있다. 제1 내지 제4 렌즈 군(11 내지 14)과, 셔터/조리개 유닛(15)은, 신축식 실린더가 광축 방향을 따라 이동할 때에, 광축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
디지털 카메라 등과 같은 화상 형성 장치 또는 광학 장치용의 렌즈 배럴을 이용하기 위하여, 후술하는 바와 같이, 예컨대 CCD(Charge-Coupled Device) 등을 포함하는 고체 촬상 소자(16)가 제4 렌즈 군(14)의 화상 형성면측에 인접하게 배치되어 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제1 렌즈 군(11)은 제1 프레임(17)에 부착되어 있고, 로우 패스 필터와 같은 각종의 광학 필터, 커버 글라스, 기타 광학 소자 등은 예컨대, 필요에 따라 CCD(16)의 수상면(image-receiving surface)에 인접하게 배치되어 있다.
일반적으로, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 렌즈 배럴은, 제1 내지 제4 렌즈 군이 고정 실린더(21a) 내에 보관된 침통 위치(S)와 줌 기능을 실현하도록 고정 실린더(21a)의 밖으로 연장된 연장 위치(D) 사이에서 이동할 수 있도록 구성되어 있으며, 제1 내지 제4 렌즈 군 중 적어도 하나의 렌즈 군은 광축을 벗어나 도 9a 및 도 9b에 R로 도시된 바와 같은 후퇴 위치(retracted position)로 후퇴될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 제3 렌즈 군(13)의 적어도 하나의 부분은 고정 실린더(21a)에 마련된 관통 구멍을 통과하는 광축으로부터, 고정 실린더(21a)에 마련되고 전술한 바와 같은 후퇴 위치에 대응하는 보관부 내로 후퇴된다.
상기 고정 실린더(21a) 대신에 임의의 형상 또는 구조를 이용할 수 있다는 점에 주목한다. 예컨대, 둘레 방향으로 간격을 두고 있는 복수의 슬라이딩 가능한 바(bar) 또는 밴드를 사용할 수도 있고, 고정 실린더(21a)의 실린더 형상으로 한정되지 않고, 제1 회전 실린더(22)가 빔에 의해 둘러싸여 내측에 유지되도록 각각 기둥(pillar) 구조를 갖는 적어도 3개의 빔을 고정 프레임(21) 상에 연속해서 제공하거나 설치할 수도 있으며, 그러한 형상 및 구조도 또한 실린더의 개념으로서 포함된다.
이하에서는, 이와 관련하여 추가로 상세하게 설명한다.
제1 렌즈 군(11) 내지 제4 렌즈 군(14)은, 이하에서 설명하는 바와 같이 초점 거리가 가변적인 줌 렌즈 기능을 갖는다. 제1 렌즈 군(11)은 하나 이상의 렌즈를 포함하고, 제1 프레임(17)을 통하여, 제1 렌즈 군(11)을 일체로 유지하는 직선 이동 실린더(27)에 고정되어 있다.
제2 렌즈 군(12)은 하나 이상의 렌즈를 포함한다. 제2 렌즈 군(12)을 일체로 유지하도록 제2 프레임(구체적으로는 도시하지 않음)에 형성된 캠 팔로워(cam follower)가 도 11에 도시된 캠 실린더(26)에 형성된 제2 렌즈 군(12)용의 캠 홈 내로 삽입되어, 제2 라이너(25)의 직선 홈(25a)과 결합하며, 제2 렌즈 군(12)은 캠 실린더(26)와 제2 라이너(25)에 의해 지지된다.
셔터/조리개 유닛(15)은 셔터와 조리개를 포함하고, 셔터/조리개 유닛(15)과 일체로 형성된 캠 팔로워가 도 11에 도시된 캠 실린더(26)의 셔터/조리개용의 캠 홈 내로 삽입되어, 제2 라이너(25) 상의 직선 홈(25a)과 결합하여, 셔터/조리개 유 닛은 캠 실린더(26)와 제2 라이너(25)에 의해 지지된다.
고정 프레임(21)은, 도 10, 도 12a 내지 도 12d 및 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이, 축방향을 따라 직선 홈(21k)과 헬리코이드형의 캠 홈(21m, 21n, 21s)이 형성되어 있는 내면을 갖는 원통부를 포함한다. 헬리코이드형의 캠 팔로워(22a, 22b, 22s)가 제1 회전 실린더(22)의 베이스부의 외주면에 형성되어 있고, 도 11, 도 14a 내지 도 14c, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 헬리코이드형의 캠 홈(21m, 21n, 21s)과 결합한다. 제1 라이너(23)의 베이스부의 내면에 형성된 키부(key portion)가 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)의 직선 홈(21k)과 결합한다.
제1 회전 실린더(22)의 내면에는, 광축(X; 촬영 광로)을 횡단하는 면을 따라 연장하는 안내 홈이 형성되어 있다. 제1 라이너의 베이스부의 근처에서 제1 라이너(23)의 외주면으로부터 돌출하도록 형성되고 직선 안내 부재로서 작용하는 팔로워 또는 키가 안내 홈과 결합한다. 제1 라이너(23)의 내면에는 광축(X)을 따라 직선 홈 및 헬리코이드(helicoid)가 형성되어 있다. 제1 라이너(23)에는, 베이스부 근처에서 제2 회전 실린더(24)의 베이스부의 외주면으로부터 돌출하도록 형성된 캠 팔로워가 삽입되는 간극 홈(clearance groove)이 또한 형성되어 있다.
제2 회전 실린더(24)의 베이스부의 외주면에 형성된 헬리코이드가 제1 라이너(23)의 헬리코이드와 결합한다. 베이스부 근처에서 제2 회전 실린더(24)의 외주면으로부터 돌출하도록 형성된 캠 팔로워가 제1 라이너(23) 상의 캠 팔로워의 간극 홈을 통하여 제1 회전 실린더(22)의 내주에 형성된 직선 홈과 결합한다. 제2 라이 너(25)의 베이스부의 외주면으로부터 돌출하도록 형성된 키부가 제1 라이너(23)의 내주면에 형성된 직선 홈과 결합한다.
제2 회전 실린더(24)의 내면에는, 광축(X)을 횡단하는 면을 따라 안내 홈이 형성되어 있고, 제2 라이너(25)의 외주면으로부터 돌출하도록 형성된 팔로워 또는 키가 제2 회전 실린더(24)의 안내 홈과 결합한다. 이러한 구조에 따라, 제2 라이너(25)는 광축(X)을 따른 이동에 있어서는 제2 회전 실린더(24)와 함께 이동하지만, 제2 회전 실린더(24)는 제2 라이너(25)에 대하여 상대 회전 가능하다.
제2 라이너(25)의 내주에 끼워진 캠 실린더(26)는, 베이스부의 외주면에 형성된 결합 돌기가 제2 회전 실린더(24)의 베이스부에 끼워 맞춰져 결합되어 제2 회전 실린더(24)와 일체로 회전하도록 구성되어 있다. 제2 라이너(25)의 내면에는 광축(X)을 횡단하는 면을 따라 안내 홈이 형성되어 있고, 캠 실린더(26)의 외주면(전방측)에 형성된 팔로워 또는 키가 상기 안내 홈과 결합한다. 이러한 구조에 따라, 캠 실린더(26)는 광축(X)을 따른 이동에 있어서는 제2 라이너(25)와 함께 이동하지만, 제2 라이너(25)에 대해서는 상대 회전 가능하다.
직선 이동 실린더(27)의 베이스부는 제2 회전 실린더(24)와 제2 라이너(25)의 사이에 삽입되고, 베이스부 근처에서 직선 이동 실린더(27)의 외주면으로부터 돌출하도록 캠 팔로워가 형성되어 있으며, 캠 팔로워는 제2 회전 실린더(24)의 내주면에 형성된 캠 홈과 결합한다. 축방향을 따라 직선 이동 실린더(27)의 내주면에 직선 홈이 형성되어 있고, 제2 라이너(25)의 외주면에 형성된 키부가 직선 홈과 결합된다.
제1 회전 실린더(22)의 베이스부의 외주에는 기어부(22g)가 형성되어 있다. 구동 기어(75; 도 13c)가 줌 모터(51; 도 1)에 의해 구동되는 하나 이상의 기어와 맞물려서, 줌 모터(51)의 구동력이 기어를 통하여 구동 기어(75)에 전달된다. 구동 기어(75)는 고정 실린더(21a)의 일측부에 배치되어 있으며, 구동 기어(75)의 일부가 고정 실린더(21a)에 형성된 개구로부터 보이도록 고정 프레임(21)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 이에 따라, 구동 기어(75)는 고정 실린더(21a)에 형성된 개구를 통하여 제1 회전 실린더(22)의 기어부(22g)와 맞물린다.
따라서 기어부(22g)는 구동 기어(75)의 회전에 의해 구동되고, 이로써 제1 렌즈 군(11), 제2 렌즈 군(12) 및 셔터/조리개 유닛(15)은 소정의 방식으로 줌 동작을 행한다.
한편, 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)의 내주면에 형성된 직선 홈(21k)과 캠 홈(21m, 21n, 21s), 즉 제1 라이너(23)의 키부와 결합하는 직선 홈(21k)과 제1 회전 실린더(22)의 헬리코이드형 캠 팔로워(22a, 22b, 22s)와 결합하는 헬리코이드형 캠 홈(21m, 21n, 21s)이 도 10에 도시되어 있다. 또한, 제1 회전 실린더(22)의 외주면에 형성된 기어부(22g)와 헬리코이드형의 캠 팔로워(22a, 22b, 22s), 즉 구동 기어(75)와 맞물리는 기어부(22g)와 고정 실린더(21a)의 헬리코이드형 캠 홈(21m, 21n, 21s)과 결합하는 헬리코이드형 캠 팔로워(22a, 22b, 22s)가 도 11에 도시되어 있다.
일반적으로, 고정 실린더(21a)에 가장 근접한 위치에서 최외곽 원주에 위치하는 회전 실린더는 헬리코이드를 통하여 고정 실린더 상에 통상 나사 결합되고, 헬리코이드는 고정 프레임에 대하여 일정한 속도로 회전 실린더를 상대 이동시키도록 구성되어 있다. 따라서 회전 실린더는, 침통 위치로부터 초점 거리가 짧은 광각 위치를 지나서 초점 거리가 긴 망원 위치로 점진적으로 이동하는 중의 초점 거리가 짧은 광각 위치에 있어서는, 고정 프레임의 밖으로 반 정도 연장된 상태로 있다.
이와 달리, 전술한 구조에 있어서는, 고정 실린더(21a)에 인접한 제1 회전 실린더(22)는 단순히 헬리코이드형 접속되는 것이 아니라, 헬리코이드 형상의 캠 홈(21m, 21n)을 매개로 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)와 나사 결합한다. 제1 회전 실린더(22)는 침통 위치로부터 초점 거리가 짧은 광각 위치로 구동됨으로써 최대로 연장된 위치로 완전히 이동한다. 그 후, 도 10에 도시된 바와 같이, 캠 홈(21m, 21n)의 대물측 단부는 광축이 수직으로 교차하는 면과 평행하게 놓이기 때문에, 제1 회전 실린더(22)는, 초점 거리가 짧은 광각 위치로부터 초점 거리가 긴 망원 위치로 구동되는 중에 광축(X)을 따라 이동하지 않고 일정한 위치에서 회전한다.
상세하게 말하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 메인 헬리코이드로서의 캠 홈(21m, 21n)은 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)에 형성되어 있고, 제1 회전 실린더(22)의 메인 헬리코이드로서의 캠 팔로워(22a, 22b)는 캠 홈(21m, 21n)과 각각 결합한다. 도 11, 도 14a 내지 도 14c, 도 15a 및 도 15b에서 알 수 있듯이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 제1 회전 실린더(22)의 메인 헬리코이드로서의 2개의 캠 팔로워(22a)와 2개의 캠 팔로워(22b)는 대략 등간격에 가까운 간격으로 원주 방향으로 번갈아 배치되어 있고, 2개의 캠 팔로워(22a)와 2개의 캠 팔로워(22b)는 광축 방향으로 서로 소정 간격을 두고 이격되도록 배치되어 있다.
보다 구체적으로, 2개의 캠 팔로워(22a)는 제1 회전 실린더(22)의 결상면측의 기단부면과 실질적으로 접촉하고, 원주 방향으로 서로 대략 180도 다른 위치에 배치되어 있다. 2개의 캠 팔로워(22b)는 캠 팔로워(22a)로부터 간격을 두고 있고, 캠 팔로워(22a)보다 대물측에 소정 거리 근접하게 위치되어 있으며, 원주 방향으로는 2개의 캠 팔로워(22a) 사이에서 원주 방향으로 서로 대략 180도 다른 위치에 각각 배치되어 있다. 따라서 2개의 캠 팔로워(22a) 및 2개의 캠 팔로워(22b)와 각각 결합된 2개의 캠 홈(22m) 및 2개의 캠 홈(22n)은, 광축 방향으로 소정 거리 변위되고, 원주 방향에 대하여 대략 90도 변위된 위치에 배치되어 있다.
캠 홈(21m, 21n)은, 결상면측의 단부 부분으로부터 광축이 수직으로 교차하는 평면까지 결상면측의 단부 부분으로부터 연장하도록 광축에 대하여 경사지게 뻗어 있는 경사부와, 대물측의 단부 부분에 근접한 영역에서 광축이 수직으로 교차하는 평면과 평행하게 뻗어 있는 가로부(transverse part)를 각각 포함한다. 이에 따라, 제1 회전 실린더(22)가 회전할 때에, 제1 회전 실린더(22)는 메인 헬리코이드의 캠 팔로워(22a, 22b)를 통하여 경사부에 의해 침통 위치와 촬영 위치 사이에서 광축을 따라 이동하고, 제1 회전 실린더(22)가 최대 연장 위치에 도달한 때에, 제1 회전 실린더(22)는 광축 방향을 향하여 이동하지 않고 회전한다.
그 후, 캠 홈(21m, 21n)은 광축 방향으로 서로에 대하여 변위되도록 배치되어 있기 때문에, 캠 홈(21m)의 가로부만이 도면에 도시된 바와 같이 캠 홈(21n)의 경사부와 교차하며, 이에 따라 캠 홈(21m, 21n)의 회전각이 증가할 경우에도 캠 홈(21m, 21n) 사이의 동작상의 간섭은 거의 없다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 2개의 캠 홈(21m)은 서로 대략 180도 다른 위치에 배치되어 있고, 2개의 캠 홈(21n)도 서로 대략 180도 다른 위치에 배치되어 있으므로, 총 4개의 캠 팔로워(22a) 및 캠 팔로워(22b)에 의하여 제1 회전 실린더(22)의 확실한 지지가 유지된다. 또한, 그와 같이 제1 회전 실린더(22)가 경사지는 것이 방지되지만, 각각의 캠 홈(21m, 21n)을 실질적으로 180도의 원주 범위를 활용하여 배치하는 것이 가능하다. 따라서 각 캠의 유효 범위를 확장시킬 수 있다.
한편, 도 10, 도 12a 내지 도 12d 및 도 13a 내지 도 13c로부터 알 수 있듯이, 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)를 완전한 원통 형상으로 형성하는 것은 곤란할 수 있으며, 특히 제3 프레임(31)이 광로의 내외로 이동할 수 있게 하고, 제1 회전 실린더(22)의 회전 구동을 위하여 구동 기어(75)와 기어부(22g)를 결합할 수 있게 하는 등의 기능을 하는 절결부(cutout) 및 개구가 대물측의 단부 부분 이외의 영역에 형성되어 있고, 캠 홈(21m, 21n)과 캠 팔로워(22a, 22b) 사이의 결합은 절결부 및 개구가 형성된 대물측의 단부 부분 이외의 상기 영역에 대하여 해제될 수 있으며, 그에 따라 제1 회전 실린더(22)의 지지가 불안정하게 될 우려가 있다. 따라서 경사부에 대해서는, 서브 헬리코이드로서의 복수의 캠 홈(21s)이 메인 헬리코이드로서의 캠 홈(21m)과 캠 홈(21n) 사이에 형성되어 있다. 서브 헬리코이드로서의 캠 홈(21s)은, 예컨대 제1 회전 실린더(22)의 기어부(22g) 내부, 메인 헬 리코이드로서의 캠 팔로워(22a)와 캠 팔로워(22b) 사이, 또는 그에 인접한 위치에 적절하게 배치되어 있는 서브 헬리코이드로서의 캠 팔로워(22s)와 결합되어 제1 회전 실린더(22)를 복수의 지점에서 지지하므로, 제1 회전 실린더(22)를 가능한 안정적으로 지지할 수 있다. 여기서, 제1 회전 실린더(22)는 일체적으로 동작하는 캠 팔로워(22a, 22b, 22s)를 포함하기 때문에, 메인 헬리코이드로서의 캠 홈(21m, 21n)과 서브 헬리코이드로서의 캠 홈(21s)은 모두 서로 평행하게 형성된다.
또한, 도 12d 및 도 13c에 도시된 바와 같이, 구동 기어(75)는 광축을 따라 고정 실린더(21a)의 전술한 일측 부분에 배치되어 있고, 구동 기어(75)는 고정 실린더(21a)에 마련된 개구(21w; 도 10 참조)를 통하여 제1 회전 실린더(22)의 기어부(22g)와 맞물린다. 따라서 도 10에 도시된 바와 같이, 예컨대 캠 홈(21m)의 가로부가 개구(21w)를 넘어 통과한다. 따라서, 메인 헬리코이드로서의 캠 팔로워(22a)가 구동 기어(75)와 간섭할 우려가 있기 때문에, 캠 홈(21m)에 대응하는 구동 기어(75)의 부분에는 기어가 누락되어 공극이 형성되어 있는 기어 누락부(75a: 도 12d)가 형성된다. 이로써, 예컨대 메인 헬리코이드로서의 캠 홈(21m, 21n)의 가로부에 의하여, 제1 회전 실린더(22)가 최대 연장 위치로 광축 방향으로 이동하지 않으면서 회전할 때에, 캠 홈(21n)을 따라 이동하는 캠 팔로워(22a)가 구동 기어(75)와 간섭하는 것이 방지된다.
이상의 설명은 캠 홈(21m)의 가로부가 구동 기어(75)의 부분을 가로지르는 경우를 기초로 하고 있지만, 예컨대 캠 홈(21m)의 경사부가 구동 기어(75)의 부분을 통과하는 경우에도 유사한 구조를 적용할 수 있다는 점에 주목한다. 그러나 그 경우에는, 구동 기어(75)에 공극을 제공하도록 기어가 누락되어 있는 기어 누락부(75a)의 광축 방향의 사이즈는 제1 회전 실린더(22)의 기어부(22g)의 광축 방향의 사이즈보다 작을 수 있다. 따라서 예컨대 구동 기어(75)의 부분을 통과하는 캠 홈(21m)의 경사각에 따라서, 제1 회전 실린더(22)의 기어부(22g)의 광축 방향 사이즈가 증가할 수도 있고, 다른 적절한 조치를 취할 수도 있다.
고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)의 직선 홈(21k)은 광축에 평행하게 마련되고, 제1 라이너(23)의 키부는 직선 홈(21k)과 결합하여, 제1 라이너(23)는 회전하지 않고 직선 이동한다.
따라서 제1 회전 실린더(22)가 침통 위치로부터 초점 거리가 짧은 광각 위치로 이동할 때에, 제1 회전 실린더는 연장 작용의 초기 단계에서는 회전하면서 대물측으로 연장되고, 최대 연장 위치에 도달하면, 고정 프레임(21)에 마련되고 포토-리플렉터, 포토-인터럽터, 리프 스위치(leaf switch) 등으로 이루어지는 줌 위치 검출기가 예컨대 줌 위치 기준 신호를 발생시킨다. 따라서 줌 위치 기준 신호가 발생되면, 제1 회전 실린더(22)가 최대 연장 위치에 도달한 것으로 판단할 수 있기 때문에, 후퇴 가능한 렌즈 유지 프레임, 즉 바람직한 본 실시예에 있어서의 제3 프레임을 광축(X) 상으로 이동시키기 시작할 수 있다.
결과적으로, 연장 작용의 초기 단계에서 고정 프레임에 인접한 제1 회전 실린더(22)와 제1 라이너(23)를 완전하게 연장시킴으로써, 제3 렌즈 군(13)을 광축 상에 삽입하기 위한 공간을 제2 렌즈군(12)과 제4 렌즈군(14) 사이에 미리 확보할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 제1 회전 실린더(22)가 최대 연장 위치에 도달하는 즉시, 줌 위치 기준 신호가 발생하고, 제3 렌즈 군을 삽입하기 위한 공간이 확보되고, 제3 렌즈 군의 삽입이 개시된다. 따라서 전원이 온으로 있을 때의 침통 상태로부터 초점 거리가 짧은 광각 상태로의 이행에 걸리는 시간을 훨씬 줄일 수 있다.
전술한 바와 같이, 후퇴 가능한 제3 렌즈 군(13)은 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 제3 프레임(31)에 유지되어 있다. 제3 프레임(31)은 그 일단에 제3 렌즈 군(13)을 유지하고, 제3 프레임(31)의 타단은, 회전할 수 있고 제3군 메인 가이드축(32)을 따라 활주할 수 있도록 제3 렌즈 군(13)의 광축과 실질적으로 평행하게 연장하는 제3군 메인 가이드축(32)에 의해 지지된다. 제3 프레임(31)은, 제3 렌즈 군(13)이 도 8에 도시된 바와 같이 촬영 상태에서 광축 상에 배치되어 있는 설정 위치와, 제3 렌즈 군(13)이 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 후퇴 상태에서 신축식 실린더의 밖으로 후퇴하거나 고정 실린더(21a)로부터 고정 프레임(21) 내로 후퇴한 후퇴 위치 사이에서 제3군 메인 가이드축(32)을 중심으로 회전할 수 있다.
제3 프레임(31)의 회전 단부측의 제3 렌즈 군(13)의 근처에는, 메인 가이드축과 평행한 방향으로 제3 렌즈 군(13)의 위치를 회전축측과 지지부측 사이에서 상이하게 하기 위한 크랭크 형상의 굴곡부가 형성되어 있고, 이 굴곡부로부터 실질적으로 회전 단부를 향하여 돌출하도록 회전 단부에 스토퍼(31a; 도 16 내지 도 18)와 차광 부재(31b)가 마련되어 있다.
광학 성능의 관점에서, 망원 상태에서의 초점 길이를 길게 하기 위하여, 망원 상태에서의 제3 렌즈 군(13)의 위치는 대물측에 더 근접한 연장 위치로 있다. 그러나 제3 프레임(31)의 가능한 이동량은 침통 상태에서의 렌즈 배럴의 광축 방향을 따른 길이의 제한에 의해 결정된다. 제3 프레임(31)에 의하여 제3 렌즈 군을 유지하기 위한 위치를 대물에 가장 근접한 위치로 설정함으로써 망원 상태에서의 초점 길이를 최대로 할 수 있다. 그러나 광축을 따른 스토퍼(31a)의 위치가 제3 렌즈 군(13)과 실질적으로 동일한 위치로 설정되면, 제3 프레임 서브 가이드축(33)의 길이가 커지고, 이에 따라 침통 상태에서의 렌즈 배럴의 사이즈가 더 크게 된다. 따라서 스토퍼(31a)를 초점 위치측에 설치하고, 제3 프레임(31)을 크랭크 형상의 굴곡부를 갖는 형상으로 형성할 필요가 있다.
한편, 제3 프레임(31)은 두 부품으로 형성될 수 있으며, 이 경우에, 하나는 크랭크 형상의 굴곡부를 갖는 부재이고, 다른 하나는 제3 렌즈 군(13)을 유지하기 위한 부재이다. 두 부품은 함께 고정되어 일체로 동작한다.
제3 렌즈 군(13)은 침통 상태에서 광축(X)의 밖으로 후퇴하고, 이 침통 상태에서 렌즈 군은 도 9a에 도시된 바와 같이 고정 프레임(21) 내에 침통되어 있다. 제3 렌즈 군(13)은 렌즈 군의 연장 위치에서 광축(X) 상으로 이동한다. 바람직한 본 실시예에 있어서, 제3 렌즈 군(13)이 고정 실린더(21a)로부터 외측으로 후퇴할 때, 제3 렌즈 군(13)은 고정 실린더(21a)의 벽에 형성된 절결부를 통과한다. 바람직한 본 실시예에서는 절결부가 고정 실린더(21a)의 벽에 마련되어 있지만, 고정 실린더(21a)가 전술한 바와 같이 빔으로 구성되는 때에는, 광의의 의미에서 이러한 빔들 사이에 형성된 공간도 절결부의 등가물에 해당한다. 또한, 고정 실린더(21a)의 절결부는 결상면측의 단부가 개방되어 있지 않고 원통형 벽이 폐쇄되어 있는 창 형(windows-like)의 절결부일 수 있다. 또한, 제3 프레임(31)은 제3 렌즈 군(13)이 후퇴하고 있는 침통 위치에서 고정 프레임(21)으로부터 완전히 외측에 있어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 제3 프레임(31)은 침통 위치에서 다른 렌즈 프레임의 수납을 방해하지 않는 상태로 설정될 수도 있다.
도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 제3군 리드 스크루(34)에 나사 결합된 제3 프레임 암나사 부재는, 제3 프레임(31)이 후퇴되어 있는 침통 상태에서 CCD의 결상면(image plane)에 가장 근접한 위치에 위치되어 있다. 이 상태에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 압축 토션 스프링(37)은 최대로 차지되거나 압축되어, 렌즈 배럴의 전방에서 보았을 때 제3 프레임(31)에 시계 방향(광축을 향하여 들어가는 방향)의 모멘트를 항상 부여하고, 또한 제3 프레임(31)을 리테이너 플레이트(81)를 향해 가압한다.
제3 프레임(31)의 메인 가이드축(32)에 설치된 지지부(31g)의 원통형의 외주면에는 단차부(31c)가 형성되어 있고, 도 16에 도시된 바와 같이, 단차부(31c)의 내측에 경사면으로 캠부(31e)가 형성되어 있다.
이 상태로부터, 제3 프레임 구동 모터(52)가 렌즈 배럴의 전방에서 보아 시계 방향으로 회전할 때, 제3군 리드 스크루(34)는 기어(71 내지 74)를 포함한 기어 기구를 통하여 시계 방향으로 회전하고, 제3 프레임 암나사 부재(35)는 광축(X)을 따라 대물측으로 이동한다. 이 때에, 제3 프레임(31)은 압축 토션 스프링(37)의 모멘트 힘에 의하여 시계 방향으로 회전하고, 캠부(31e)는 제3 프레임 암나사 부재(35)에 마련된 제1 접촉부(35a)와 결합한다. 압축 토션 스프링(37)의 비틀림력 때문에, 캠부(31e)는 제3 프레임 암나사 부재(35)의 제1 접촉부(35a)와 항상 접촉한다.
그 후, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 리드 스크루(34)의 회전에 의해 대물에 가장 근접한 위치로 이동한 때에, 제3 프레임(31)의 차광 부재(31b)는 제3 렌즈 군(13)의 위치를 검출하는 장치로서의 포토 인터럽터(38)의 외부의 위치로 이동하며, 이로써 포토 인터럽터(38)는 L(또는 로우) 레벨 내지 H(또는 하이) 레벨의 범위의 기준 신호를 발생시킨다. 따라서 제3 렌즈 군(13)의 위치는 포토 인터럽터(38)로부터의 기준 신호에 기초하여 펄스 카운트에 의해 제어된다.
이 상태로부터, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 제3 프레임(31)의 후퇴 개시 위치(B)로 이동하면, 도 16에 도시된 바와 같이, 제3 프레임(31)은 시계 방향으로 더욱 회전하고, 스토퍼(31a)는 도 8 및 도 19에 도시된 바와 같이, 제3 프레임 서브 가이드축(33)과 접촉하게 된다. 그 결과, 광축 상에서의 제3 프레임(31)의 위치가 결정된다. 결과적으로, 제3 렌즈 군(13)의 광축에 대한 근접 동작이 완료된다. 후퇴 개시 위치(B)에서, 제3 프레임(31)은 후퇴 위치(S)를 향하여 이동할 수 있다.
한편, 차광 부재(31b)는 도 19에 도시된 포토 인터럽터(38)를 차폐하여, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 후퇴 위치(S) 또는 후퇴 개시 위치(B)에 있는 것을 검출하고 확인할 수 있다. 제3 프레임 암나사 부재(35)는 도 16에 도시된 후퇴 개시 위치(B)로 이동한 때에, 제3 프레임 암나사 부재(35)의 제1 접촉부(35a)는 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 단차부(31c)의 전방 결합부(31d)와 접촉한다. 다시, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 단차부(31c)는 기단측에 경사진 형상을 형성하는 캠부(31e)와, 전단측에 제3군 메인 가이드축(32)에 대략 수직인 평면을 형성하는 전방 결합부(31d)를 구비한다.
제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은, 제3군 메인 가이드축(32)에 설치된 압축 토션 스프링(37)에 의하여, 광축을 가로지르는 방향(즉, 후퇴 위치로부터 광축으로의 방향) 뿐 아니라 광축을 따른 방향[즉, 대물로부터 결상면측의 리테이너 플레이트(81)로의 방향]으로 이동하도록 항상 압박된다.
또한, 압축 토션 스프링(37)이 접촉하는 고정 프레임(21)의 부분은 도 17에 도시된 바와 같이 압축 토션 스프링(37)의 일단을 삽입하기 위한 오목부로서 형성되는 단차(37a)를 구비하여, 압축 토션 스프링(37)이 제3군 메인 가이드축(32)의 중심에서 현저히 이탈하는 것을 방지한다.
다음으로, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 초점 거리가 짧은 광각 위치(도 16에 도시된 광각 위치 W)로 이동할 때에는, 제3 프레임 암나사 부재(35)의 제1 접촉부(35a)가 전방 결합부(31d)를 압박하기 때문에, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은 광축(X)을 따라 광각 위치까지 대물을 향하여 이동할 수 있다.
또한, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 도 16에 도시된 바와 같이 후퇴 개시 위치(B)와 망원 위치(T) 사이에 배치되어 있는 중에는, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 압축 토션 스프링(37)에 의하여 광축을 따라 결상면을 향해 항상 압박되기 때문에, 제3군 리드 스크루(34), 제3 프레임 암나사 부재(35) 및 리테이너 플레이트(81) 사이에 발생하는 모든 공간은 결상면으로 지향되므로, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은 광축 방향으로의 위치 정밀도를 확보할 수 있다.
제3 프레임 암나사 부재(35)는 광축과 실질적으로 평행하게 배치된 제3군 리드 스크루(34)에 나사 결합된다. 제3 프레임 암나사 부재(35)는 제1 접촉부(35a; 도 18)에 추가로 회전 방지 돌기(35b)를 구비하며, 이 돌기는 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 캠부(31e) 또는 전술한 전방 결합부(31d)와 결합한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 제3군 리드 스크루(34)의 회전과 함께 회전하는 것을 방지하기 위한 회전 방지 장치로서, 회전 방지 돌기(35b)가, 광축과 평행하게 고정 프레임(21)의 원통형 부분에 형성된 안내 홈 내로 활주식으로 끼워진다. 달리 말하면, 회전 방지 돌기(35b)를 고정 프레임(21)의 안내 홈 내로 끼워 맞춤으로써 제3 프레임 암나사 부재(35)가 회전하는 것이 방지되기 때문에, 제3 프레임 암나사 부재(35)는 제3군 리드 스크루(34)의 회전에 의해 광축을 따라 전후 방향으로 이동한다.
도 16에 상세하게 도시된 바와 같이, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 도 16에 도시된 후퇴 개시 위치(B)로부터 결상면을 향하여(도면에서 좌측으로) 추가로 이동하면, 제3 프레임 암나사 부재(35)는 제3 렌즈군 유지 프레임(31)의 단차부(31c)의 캠부(31e)와 결합한다. 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은 광축 방향을 향한 압축 토션 스프링(37)의 압박력에 의해 리테이너 플레이트(81)와 접촉하게 되고, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은 압축 토션 스프링(37)에 의해 가해진 시계 방향의 압박력에 대항하여 반시계 방향으로 회전한다. 따라서 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)을 후퇴시키는 것이 가능하다.
다른 한편으로, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 제3군 리드 스크루(34)의 역회전 또는 반시계 방향 회전에 의하여 망원 위치(T)로부터 광각 위치(W)를 통하여 후퇴 개시 위치(B)까지 이동하는 중에는, 제3 프레임 암나사 부재(35)의 제1 접촉부(35a)가 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 단차부(31c)의 전방 결합부(31d)와 결합하기 때문에, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은, 광축을 향한 압박력과 결상면을 향한 압박력에 의하여, 제3 프레임 서브 가이드축(33)에 의해 제한된 광축 상의 위치를 유지하면서 대물로부터 결상면을 향하여 점진적으로 이동한다.
한편, 제3 프레임 암나사 부재(35)가 후퇴 개시 위치(B)에 도달하면, 기단면(31f)이 리테이너 플레이트(81)와 접촉하고, 제3 프레임 암나사 부재(35)는 전방 결합부(31d)로부터 간격을 두고 배치되고, 단차부(31c)의 캠부(31e)와 접촉한다.
제3 프레임 암나사 부재(35)가 후퇴 개시 위치(B)로부터 침통 위치(S)로 이동하는 중에, 제3 프레임 암나사 부재(35)의 제2 접촉부(35c)는 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 단차부(31c)의 캠부(31e)와 슬라이딩 접촉하게 되고, 압축 토션 스프링(37)에 의해 가해진 회전 방향 압박력에 대항하여 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)을 회전시키고, 이로써 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)은 광축 상의 위치로부터 침통 위치(S)로 이동한다. 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 침통 위치(S)는, 포토 인터럽터(38)로부터 발생한 H 내지 L에 이르는 범위의 기준 신호의 발생 후에 소정의 펄스 카운트 수만큼 결상면으로 이동하는 위치에 대응한다. 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 침통 위치(S)로 이동한 후에, 제1 렌즈 군(11), 제2 렌즈 군(12) 및 셔터/조리개 유닛(15)이 침통 위치로 이동한다.
바람직한 본 실시예에 있어서, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 침통 위치(S)로 이동하기 전에, 제4 렌즈 군(14)을 유지하는 제4 프레임(41)이 먼저 침통 위치로 이동한다. 제4 프레임(41)의 제1 침통 위치는 제4군 기준 검출기[제4군 포토 인터럽터(47)]에 의해 발생된 H 내지 L에 이르는 범위의 수납 기준 신호의 발생 후에 소정의 펄스 카운트 수만큼 경상면을 향하여 이동한 위치에 대응한다. 제4 프레임(41)이 체1 침통 위치에 도달한 후에, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 수납 동작이 개시된다.
즉, 제3 프레임 암나사 부재(35)는 포토 인터럽터(38; 도 19 참조)에 의한 H 내지 L의 수납 기준 신호의 발생으로부터 소정의 펄스 카운트 수만큼 결상면을 향하여 이동하여, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 수납 동작이 완료된다. 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 수납 동작의 완료 후에, 제1 회전 실린더(22)와, 제1 회전 실린더(22) 및 제1 라이너(23)의 내측에 배치된 구조적 부품 등은 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)과 접촉하기 전에 수납된다. 그 결과로서, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)과의 간섭 없이 제1 회전 실린더(22) 등을 수납한다.
제1 회전 실린더(22) 등의 위치는, 줌 모터(51)의 출력축에 직접 장착되고 인코더 구조를 갖는 피니언 기어와, 예컨대 피니언 기어에 인접하여 배치된 포토 인터럽터(51a; 도 1)로 이루어지는 줌 카운트 검출기에 의해 발생한 구동 펄스 카운트에 의해 설정될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는, 제1 회전 실린더(22)를 이동시키기 위한 구동원으로서 DC 모터가 사용되고, 제1 회전 실린더(22)의 구동 위치가 인터와 포토 인터 럽터로 이루어지는 검출기에 의해 검출되고 있지만, 전술한 구조 전체를 펄스 모터 구조로 대체함으로써 유사한 기능을 달성할 수도 있다.
제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 다른 부분과 충돌하는 것을 방지하기 위하여, 특히 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 충돌 방지 부재(36)가 제3군 메인 가이드축(32)의 근처에서 고정 프레임(21)에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 이 충돌 방지 부재는 그 일단에 마련된 회전부와 결합 돌기(36a)를 포함한다. 충돌 방지 부재(36)는 결합 돌기를 광축(X)을 향하여 이동시키도록 스프링 등에 의해 항상 압박된다.
제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 침통 위치에 위치되어 있으면, 충돌 방지 부재(36)는 스프링의 압박력에 대항한 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 회전력에 의해 압박되고, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 밖으로 이탈된다.
제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 회전하여 광축 상에 위치하면, 충돌 방지 부재(36)는 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)과의 결합이 해제되어, 압박력에 의하여 결합 돌기(36a)를 촬영 광축(X)을 향하여 돌출시키도록 회전하며, 이로써 결합 돌기(36)가 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)의 내면으로부터 돌출한다(도 6). 이때에, 제1 회전 실린더(22) 및 제1 라이너(23)에 추가하여, 제2 회전 실린더(24), 제2 라이너(25), 캠 실린더(26) 및 직선 이동 실린더(27)는 모두 결합 돌기(36a)의 돌출 위치에 대하여 대물측에 위치하고 있다. 따라서 결합 돌기(36a)는 제1 회전 실린더(22)와 제1 라이너(23)의 각각의 베이스 부분의 외주 에지의 내측으로 돌출하도록 위치되어 있다(특히, 도 5, 도 6 및 도 8 참조).
이러한 구조에 의하여, 조작자가 제1 회전 실린더(22)를 수동으로 강제로 회전시켜 제1 회전 실린더를 침통 위치로 이동시키고자 하는 경우에도, 충돌 방지 부재(36)가 제1 회전 실린더(22)와 먼저 접촉한다. 따라서 제1 회전 실린더(22)의 베이스부가 광축(X)을 따라 충돌 방지 부재(36)의 위치보다 결상면을 향하여 이동할 수 없기 때문에, 제1 회전 실린더(22)가 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)과 접촉하는 것이 방지된다. 따라서 강한 외력에 기인한 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 파괴, 손상 등을 방지할 수 있다. 여기서, 제1 회전 실린더(22)는 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)이 정확하게 침통 위치로 이동한 후에만 침통 위치로 이동할 수 있다.
따라서 제1 회전 실린더(22)와 같은 가동 실린더 등이 연장되어 있는 렌즈 배럴의 사용 상태 또는 촬영 상태에서, 렌즈 배럴의 낙하 등으로 인하여 렌즈 배럴의 선단 등에 큰 압력이 가해지면, 충돌 방지 부재(36)의 결합 돌기(36a)가 제1 회전 실린더(22) 및 제1 라이너(23)와 결합하므로, 제3 렌즈 군(13)을 향한 제1 회전 실린더(22)와 제1 라이너(23)[또한 제2 회전 실린더(24), 제2 라이너(25), 캠 실린더(26) 및 직선 이동 실린더(27)]의 추가의 후퇴가 방지된다. 따라서 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)과 제3 렌즈 군(13)의 손상을 방지할 수 있다.
제3군 리드 스크루(34)는 제3 프레임 구동 모터(52)에 의해 정역 방향으로 회전한다. 제3 프레임 구동 모터(52)의 회전은 순차적으로 배치된 기어(71, 72, 73, 74)를 통하여 제3군 리드 스크루(34)로 전달된다.
다음으로, 도 7 및 도 8을 참고로 제4 렌즈 군(14)의 구동 구조를 설명한다. 도 21 및 도 22는 각각 제4 렌즈 군(14)의 구동 시스템을 주로 도시하는 사시도라 는 것에 주목한다.
도 22에 도시된 바와 같이, 예시된 실시예의 렌즈 군을 집속하기 위한 포커스 렌즈로서 사용되는 제4 렌즈 군(14)은 제4 프레임(41)에 의해 유지되어 있다. 제4 프레임(41)은, 광축(X)과 평행하게 배치되고 렌즈 배럴 베이스(82)에 고정된 제4 프레임 메인 가이드축(44)이 끼워 맞춰지는 슬리브부(41a)와, 광축(X)과 평행하게 배치되고 렌즈 배럴 베이스(82)에 고정된 제4 프레임 서브 가이드축(42)이 끼워 맞춰져 제4 프레임(41)의 회전을 방지하는 회전 방지부(41b)를 구비한다. 이러한 구조에 의해, 제4 프레임(41)은 제4 프레임 메인 가이드축(44), 즉 광축(X)을 따라 자유로이 이동할 수 있다. 도시된 실시예에서는, 스테핑 모터로 이루어지는 제4 프레임 구동 모터(53)가 제4 프레임(41)을 구동하는 구동원으로서 사용되고 있다. 제4 프레임 구동 모터(53)의 출력축 상에는, 제4 프레임 암나사 부재(46)에 마련된 나사 형성 구멍 내로 나사 결합되는 제4 프레임 리드 스크루(45)가 설치된다.
제4 프레임(41)은 제4 프레임 암나사 부재(46)를 삽입하기 위한 개구를 갖는다. 개구는 결상면측에서 광축(X)에 수직한 평면에서 제4 프레임 암나사 부재(46)에 결합하는 결합 돌기(41a)를 갖는다. 제4 프레임(41)은, 제4 프레임(41)을 제4 프레임 스프링(43)에 의하여 대물측으로 압박함으로써 항상 제4 프레임 암나사 부재(46)와 결합한다.
제4 프레임 암나사 부재(46)는 반경 방향으로 돌출하는 돌출부(46a)를 구비한다. 이 돌출부(46a)는 제4 프레임(41)의 제4 프레임 암나사 부재(46)를 삽입하 기 위한 개구의 일측에 마련된 보어(41d)에 결합되어, 제4 프레임 암나사 부재(46)의 회전이 방지된다.
이러한 방식으로, 예컨대 스테핑 모터인 제4 프레임 구동 모터(53)가 구동되면, 제4 프레임 리드 스크루(45)가 회전하므로, 제4 프레임 암나사 부재(46)는 제4 프레임 리드 스크루(45)의 축[즉, 광축(X)]을 따라 정역 방향으로 이동한다. 제4 프레임(41)이 제4 프레임 암나사 부재(46)와 결합되어 있기 때문에, 제4 프레임(41)은 제4 프레임 암나사 부재(46)의 이동에 따라 광축을 따라서 이동한다. 이 경우에, 제4 프레임 리드 스크루(45)는 제4 프레임 구동 모터(53)의 출력축에 형성되어 있지만, 제4 프레임 리드 스크루(45)는, 제4 프레임 구동 모터(53)와 제4 프레임 리드 스크루(45)를 개별적으로 구성하고 이들을 기어 등을 통하여 연결함으로써 회전할 수도 있다.
제4 프레임(41)은 렌즈 배럴 베이스(82)에 설치된 제4군 포토 인터럽터(47)의 광로를 차폐하는 차광 부재(41e)를 구비한다. 차광 부재(41e)는 제4 프레임(41)의 이동에 응답하여 제4군 포토 인터럽터(47)의 광로를 통과하는 광을 차광하거나 투광시킬 수 있다. 이 경우에, 제4 프레임(41)은, 차광 부재가 차광 상태로부터 투광 상태로 설정되는 시점을 기준 위치로서 인식하고, 그 기준 위치로부터 임의의 펄스 수의 펄스 파형을 통전시켜 제4 프레임 구동 모터(53)를 회전시킴으로써 소정 위치로 이동할 수 있다.
한편, 제4 프레임(41)의 외주 에지에는, 제3 렌즈 군 유지 프레임(31)의 포토 인터럽터(38)용 차광 부재(31b)가 광축(X)을 향하여 이동할 수 있도록 하여 제4 프레임(41)과의 간섭을 회피하게 하는 오목부(41f)가 설치되어, 제4 프레임(41)의 이동량을 증가시킬 수 있고, 집속할 수 있는 범위를 확대시킬 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 광축(X)의 방향으로 제4 프레임(41)과 제4 프레임 암나사 부재(46) 사이에 간극이 형성되지만, 제4 프레임 스프링(43)에 의해 제4 프레임(41)을 대물측으로 항상 압박함으로써 제4 프레임(41)의 광축 방향으로의 위치를 정확하게 제어할 수 있다.
제1 회전 실린더(22), 제1 라이너(23), 제1 렌즈 군(11), 제2 렌즈 군(12) 및 셔터/조리개 유닛(15)의 침통 위치는, 고정 프레임(21)에 배치된 포토 리플렉터 등으로 이루어진 줌 위치 검출기에 의해 발생된 줌 위치 기준 신호를 기초로 제어된다. 즉, 줌 위치 수납 기준 신호가 H로부터 L로 변경된 후에, 전술한 부분을 인코더로서 작용하는 피니언 기어와 이 피니언 기어에 인접하게 배치된 줌 카운트 검출기에 의해 발생된 구동 펄스의 소정의 펄스 카운트 수만큼 결상면측으로 이동시킴으로써 수납 동작을 완료할 수 있다.
수납 시에, 제4 프레임(41)은 전술한 바와 같이 제1 침통 위치에 있지만, 제1 회전 실린더(22)가 침통 위치로 이동하면, 제1 회전 실린더(22) 또는 제1 라이너(23)의 가장 말단면이 제4 프레임(41)과 접촉하여, 제4 프레임(41)을 가압하여 최종적으로 제2 침통 위치로 이동시킨다.
그러한 구조에 의하여, 광축(X)의 방향으로 제4군 포토 인터럽터(47)의 부착 위치가 변하는 경우라도, 제4 프레임(41)은 복잡한 조정을 필요로 하지 않으면서 정확하게 침통 위치로 이동할 수 있다. 이러한 작용은, 제4 프레임(41)에 형성된 결합 공간의 광축(X) 방향의 길이가 제4 프레임 암나사 부재(46)의 두께보다 크기 때문에 구현될 수 있다.
제1 렌즈 군(11), 제2 렌즈 군(12) 및 셔터/조리개 유닛(15)을 이동시키기 위한 줌 모터(51)는 예컨대 도시된 실시예에서는 전술한 바와 같이 DC 모터로 구성되어 있다. 제3 렌즈 군(13)을 구동하기 위한 제3 프레임 구동 모터(52)와 제4 렌즈 군(14)을 구동하기 위한 제4 프레임 구동 모터(53)는 일반적으로 예컨대 펄스 모터를 사용하도록 구성되어 있다(도 1 및 도 26). 줌 모터(51), 제3 프레임 구동 모터(52) 및 제4 프레임 구동 모터(53)는 소프웨어적으로 서로 연관하여 구동되어 주로 제1 내지 제3 렌즈 군(11-13)에 의해 실행되는 적절한 줌 동작과, 예컨대 주로 제4 렌즈 군(14)에 의해 실행되는 적절한 집속 동작(focusing action)을 달성한다.
여기서, 바람직한 본 실시예에 따른 렌즈 배럴을 보호하기 위한 렌즈 배리어(62)를 다음과 같이 기술한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 렌즈 배리어(62)는 수납 상태에서 대물을 향하는 제1 렌즈 군(11)의 측부를 덮도록 배치되어, 렌즈 군을 오염 및 손상으로부터 보호한다. 렌즈 배리어(62)는 배리어 구동 시스템(63)에 의해 광축(X)에 교차하는 전후 방향으로 이동한다. 도 3 및 도 4는 렌즈 배리어(62)가 폐쇄되어 있는 상태를 도시하고, 도 5는 렌즈 배리어(62)가 거의 개방되어 있는 상태를 도시한다. 배리어 구동 시스템(63)은 배리어 조작 요소[도 23a의 배리어 조작 요소(301) 참조]의 조작을 통하여 렌즈 배리어(62)를 폐쇄 위치(도 3 및 도 4)와 개방 위치(도 5에 도시된 위치보다 광축(X)으로부터 먼 위치) 사이에서 구동 한다. 배리어 구동 시스템(63)은, 폐쇄 위치에서는 폐쇄 방향으로, 개방 위치에서는 개방 방향으로 렌즈 배리어(62)를 압박하는 기능을 한다.
따라서 폐쇄 상태의 렌즈 배리어(62)를 개방 방향으로 이동시키면, 렌즈 배리어(62)는 소정 위치를 지나갈 때에 반자동으로 개방 상태로 이동된다. 또한, 렌즈 배리어(62)를 개방 상태로부터 폐쇄하고자 할 경우에, 렌즈 배리어(62)는 소정 위치를 지나갈 때에 반자동으로 폐쇄 상태로 이동된다. 폐쇄 상태에서의 소정의 위치가 개방 상태에서의 소정의 위치와 반드시 일치할 필요는 없으며, 오히려 렌즈 배리어(62)를 원활하게 조작할 수 있도록 렌즈 배리어가 이동에 따라 어느 정도의 히스테리시스 특징을 갖는 것이 바람직하다.
배리어 제어 부재(61)는, 촬영 광축(X)을 따르는 방향으로 활주 가능하도록 고정 프레임(21)의 [렌즈 배리어(62)의 개방 방향의] 측부에 설치되고, 필요에 따라 스프링 등에 의해 대물측으로 압박된다. 수납 상태에서, 굴곡 형상으로 형성되는 배리어 제어 부재(61)의 결합부는 제1 회전 실린더(22)와 제1 라이너(23)의 기단부면과 결합하여, 스프링의 압박력에 대항하여 결상면측으로 압박되므로, 렌즈 배리어(62)와 접촉하지 않는다. 사용 상태 또는 촬영 상태에서, 렌즈 배리어(62)는 각 렌즈 군 및 이들 렌즈 군의 유지 프레임으로부터 완전히 떨어져 있다. 이 상태에서, 배리어 제어 부재(61)의 결합부의 결합은 해제되므로, 배리어 제어 부재(61)는 압박력에 의해 대물측으로 압박되고, 그 후 말단의 배리어 저지부가 렌즈 배리어(62)의 통로로 들어간다.
이 상태에서, 렌즈 배럴을 침통 위치로 이동시키도록 렌즈 배리어(62)를 급 속히 조작하면, 렌즈 배리어(62)가 렌즈 배럴에 충돌할 가능성이 있다. 그러나 배리어 제어 부재(61)의 말단의 배리어 저지부가 렌즈 배리어(62)의 통로를 가로지르기 때문에, 렌즈 배리어(62)가 렌즈 배럴의 이동 통로 내로 들어가는 것이 방지된다. 각 렌즈 군이 수납되어 수납 상태로 되면, 제1 회전 실린더(22)와 제1 라이너(23)의 기단부면이 굴곡 형상으로 형성된 배리어 제어 부재(61)의 결합부와 결합하여, 결합부를 압박력에 대항하여 결상면측으로 변위시킨다. 따라서 렌즈 배리어(62)는 렌즈 배럴의 전방부로 이동할 수 있고, 이에 따라 렌즈 배리어(62)는 폐쇄 위치로 정확하게 설정된다. 이러한 방식으로, 렌즈 배리어(62)와 렌즈 군을 유지하는 렌즈 실린더 사이의 간섭을 효율적으로 방지할 수 있다.
전술한 바람직한 실시예에서는, 제3 렌즈 군(13)을 광축(X)을 가로질러 렌즈 실린더 유닛의 밖으로 후퇴시키는 구조를 설명하였지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 이러한 구조에 있어서, 후퇴된 제3 렌즈 군(13)은 최소 외경을 갖는다. 최소 외경을 갖는 제3 렌즈 군(13)을 후퇴시키면, 제3 렌즈 군(13)이 후퇴되어 있는 렌즈 배럴의 투영 사이즈를 효율적으로 최소화할 수 있으며, 이에 따라 렌즈 배럴의 두께를 줄일 수 있다.
또한, 후퇴된 렌즈가 고정 프레임의 밖으로 나갈 때, 후퇴된 렌즈가 가능하게는 결상면으로부터 멀어지지 않도록 하는 구조를 채용함으로써 후퇴된 렌즈 군(즉, 제3 렌즈 군)을 구동하기 위한 장치(리드 스크루 등)를 최소화할 수 있다.
또한, 제3 렌즈 군(13)의 렌즈 유지 프레임 또는 제3 렌즈 군(13) 자체는 다른 렌즈 군(11, 12, 14)의 렌즈 유지 프레임 또는 다른 렌즈 군(11, 12, 14) 자체 보다 광축(X)을 따른 길이, 즉 두께가 크다. 결과적으로, 제3 렌즈 군(13)의 두께가 다른 렌즈 군(11, 12, 14)의 두께보다 크면, 다른 렌즈 군의 두께는 감소한다. 따라서 렌즈 배럴이 침통 위치에 있을 때에, 렌즈 배럴의 두께가 감소한다. 그 결과, 렌즈 배럴의 두께 또는 렌즈 배럴의 광축(X) 방향의 사이즈가 최소화된다.
또한, 후퇴된 렌즈 군 또는 제3 렌즈 군(13)이 조리개 기능을 갖는 셔터의 뒤에 그 셔터에 인접해서 배치되어 있기 때문에, 렌즈 배럴의 직경은 보다 작으며, 제3 렌즈 군(13)은, 셔터와 렌즈 군 유닛의 간섭을 고려하지 않고 셔터의 위치를 렌즈 실린더 유닛으로부터 과도하게 떨어지지 않으면서, 간단하게 후퇴된다.
이제 도 23a 내지 도 25를 참고하여, 예컨대 전술한 바람직한 제1 실시예에서 기술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 렌즈 배럴을 촬영 광학계로서 채용하여 카메라를 구성하는 본 발명의 바람직한 제2 실시예를 설명한다. 바람직한 제2 실시예가 여기서는 카메라를 설명하고 있지만, 최근에는 카메라 기능을 갖거나 카메라 기능부가 설치되어 있는 소위 PDA(Personal Data Assistant), 휴대 전화 등과 같은 휴대형 정보 단말장치가 등장하고 있다.
외관은 약간 상이하지만, 이들 휴대형 정보 단말장치 중 상당수는 카메라의 기능 및 구조와 실질적으로 동일한 기능 밀 구조를 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 렌즈 배럴을 포함하는 광학계 장치를 그러한 휴대형 정보 단말장치에 채용할 수 있다.
도 23a, 도 23b 및 도 24에 도시된 바와 같이, 카메라는 촬영 렌즈(101), 셔터 릴리스 버튼(102), 줌 레버(103), 파인더(104), 스트로브(105; strobe light), LCD(106), 조작 버튼(107), 전원 스위치(108), 메모리 카드 슬롯(109), 확장 카드 슬롯(110), 배리어 조작 요소(301) 등을 구비한다.
또한, 도 25에 도시된 바와 같이, 카메라는 광검출기(201), 신호 처리 유닛(202), 화상 처리 유닛(203), 중앙 처리 유닛(CPU; 204), 반도체 메모리(205) 및 확장 카드(206)를 또한 구비한다. 구체적으로 도시하고 있지는 않지만, 이들 부분에는 전원으로서의 배터리로부터 전력이 공급되어 동작한다.
광검출기(201)는 CCD(Charge Coupled Device) 촬영 소자 등과 같은 영역 센서로서 작용하여, 촬영 광학계인 촬영 렌즈(101)에 의해 형성되는 촬영 대상 물체(즉, 피사체)의 이미지를 판독한다. 촬영 렌즈(101)로서는, 전술한 바람직한 제1 실시예에 기술된 렌즈 배럴과 같은 본 발명에 따른 렌즈 배럴을 구비하는 광학계 장치를 채용한다. 보다 구체적으로, 광학계 장치는 광학 소자로서의 복수의 렌즈 군과, 렌즈 군을 유지하는 신축식 실린더 유닛(telescopic cylinder unit)을 구비하고, 이들이 렌즈 배럴을 구성한다. 렌즈 배럴은, 렌즈 군이 렌즈 군의 광축을 따른 렌즈 실린더의 이동에 따라 이동할 수 있도록 각 렌즈 군을 렌즈 실린더에 유지하는 유지 기구를 구비한다. 카메라에 장착되는 촬영 렌즈(101)는 일반적으로 광학계 장치의 형태로 장착된다.
광검출기(201)로부터의 출력은 중앙 처리 유닛(204)에 의해 제어되는 신호 처리 유닛(202)에 의해 처리되어, 디지털 화상 정보로 변환된다. 신호 처리 유닛(202)에 의해 디지털화된 화상 정보는 역시 중앙 처리 유닛(204)에 의해 제어되는 화상 처리 유닛(203)에서 소정의 화상 처리가 된 후, 비휘발성 메모리와 같은 반도체 메모리(205)에 기록된다. 이 경우에, 반도체 메모리(205)는 메모리 카드 슬롯(109)에 삽입된 메모리 카드일 수도 있고, 카메라의 바디에 내장된 반도체 메모리일 수도 있다. LCD(106)는 촬영 중인 화상을 표시할 수도 있고, 반도체 메모리(205)에 기록되어 있는 화상을 표시할 수도 있다. 반도체 메모리(205)에 기록된 화상은 확장 카드 슬롯(110)에 삽입된 확장 카드(206)를 통하여 카메라의 외부로 송신할 수 있다.
사용자가 카메라를 운반하거나 휴대하고 있을 때에, 촬영 렌즈(101)는 도 23a에 도시된 바와 같이 침통(수납) 상태로 카메라 바디 내에 내장되어 있고, 렌즈 배리어(62)는 폐쇄되어 있다. 사용자가 배리어 조작 요소(301)를 조작하여 렌즈 배리어(62)를 개방하면, 전원이 투입되어, 도 23b에 도시된 바와 같이 렌즈 배리어가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하고 카메라 바디로부터 돌출하여, 촬영 상태로 된다. 이때에, 렌즈 배럴 내의 촬영 렌즈(101)는, 줌 렌즈를 구성하는 광학계의 각 렌즈 군이 예컨대 초점 거리가 짧은 광각 위치에 배치되도록 설치되어 있다. 줌 레버(103)를 조작하면, 광학계에서의 각 렌즈 군의 배치가 광축을 따른 렌즈 군의 이동을 통하여 변경되므로, 줌은 망원 위치로 변경될 수 있다.
촬영 렌즈(10)의 시야각(angle of field)의 변경과 관련하여 줌 배율이 변경되도록 파인더(104)의 광학계를 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 많은 경우에, 셔터 릴리스 버튼(102)을 반 정도 누르는 조작에 의해 집속(focusing)이 달성된다. 본 발명에 따른 렌즈 배럴에 있어서 줌 렌즈를 이용한 집속은 주로 제4 렌즈 군(14)을 이동시킴으로써 달성되지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 셔터 릴리스 버튼(102)을 완전히 눌린 상태로 더욱 누르면, 촬영이 달성되고, 이어서 전술한 바와 같은 처리가 실행된다.
반도체 메모리(205)에 기록된 화상을 LCD(106) 상에 표시하거나 그 화상을 확장 카드(206)를 통해 카메라의 외부로 송신하기 위하여, 조작 버튼(107)을 소정의 방식으로 조작한다. 반도체 메모리(205)와 통신 카드(206) 등은 메모리 카드 슬롯(10) 및 통신 카드 슬롯(110)과 같은 전용 또는 범용의 슬롯 내로 삽입됨으로써 사용된다.
촬영 렌즈(101)가 수납 상태로 있을 때에, 제3 렌즈 군(13)은 광축(X)으로부터 신축식 실린더 유닛 외부의 후퇴 위치로 후퇴하며, 이에 따라 제1 렌즈 군(11) 및 제2 렌즈 군(12)과 병렬적으로 수납된다. 따라서 카메라의 두께를 더욱 감소시킬 수 있다.
일반적으로는, 카메라의 조작을 용이하게 하도록 렌즈 배럴의 위에 파인더 기구를 배치하고 있다. 또한, 렌즈 배럴이 줌 배율 변경 기구를 포함하면, 파인더 기구도 또한 줌 배율 변경 기구를 필요로 하기 때문에, 줌 배율 변경 작업을 실행하기 위한 구동원(DC 모터, 펄스 모터 등)과 구동원의 구동력을 렌즈 군에 전달하는 전달 기구(기어 연결 기구 등)를 파인더 기구에 인접하게 배치하는 것이 바람직하다.
예컨대, 파인더 기구가 렌즈 배럴의 상부 좌측 위치에 배치되어 있으면, 구동원과 전달 기구를 렌즈 배럴의 상부 우측 위치에 배치하여 제한된 공간을 효과적으로 사용할 수 있다. 후퇴 가능한 렌즈 군용의 프레임이 후퇴하면, 유지 프레임 은 나머지 공간을 고려하여 렌즈 배럴의 아래에, 즉 렌즈 배럴의 하부 우측 위치 또는 하부 좌측 위치에 수납될 수 있다. 바람직한 본 실시예에 있어서는, 렌즈 배럴의 하부 우측 위치에 공간을 마련하여 후퇴한 렌즈 군의 유지 프레임을 수납하고, 렌즈 군을 구동하기 위한 구동원과 전달 기구는 하부 좌측 위치에 배치되어 있다. 그 결과, 렌즈 배럴의 4 코너, 즉 상부 좌측 위치, 상부 우측 위치, 하부 우측 위치 및 하부 좌측 위치를 효율적으로 이용하여 렌즈 배럴의 소형화를 달성할 수 있다.
다음으로, 도 26 내지 도 28을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 제3 실시예를 설명한다.
전술한 바람직한 제1 실시예에 있어서, 제3 프레임(31)이 고정 프레임(21)의 고정 실린더(21a)의 광로의 내외로 이동하는 것을 허용하는 절결부 등에 대해서는 캠 홈(21m, 21n)과 캠 팔로워(22a, 22b) 사이의 결합이 해제되기 때문에, 경사부에 대하여, 서브 헬리코이드로서의 복수의 캠 홈(21s)이 메인 헬리코이드로서의 캠 홈(21m, 21n) 사이에 형성되어, 서브 헬리코이드로서의 캠 팔로워(22s)와 결합한다. 캠 팔로워(22s)는 예컨대, 제1 회전 실린더(22)의 기어부(22g), 메인 헬리코이드로서의 캠 팔로워(22a)와 캠 팔로워(22b) 사이, 그에 인접한 위치 등에 적절하게 배치되어, 제1 회전 실린더(22)는 복수의 지지점에 의해 지지된다. 이로써, 제1 회전 실린더(22)는 제1 회전 실린더(22)의 안정적 지지를 유지하면서 전진 및 후퇴하도록 구동된다.
그러나, 예컨대 제3 프레임(31)이 광로의 내외로 이동하는 것을 허용하는 절 결부의 사이즈가 큰 경우에는, 서브 헬리코이드로서의 캠 홈(21s)에 의해 제1 회전 실린더(22)의 안정적 지지가 충분히 보충될 수 없는 것을 생각할 수 있다. 여기서, 고정 실린더(21a)의 내주면에 마련된 캠 홈(21m, 21n)과 캠 홈(21s)의 경사부는, 예컨대 제3 프레임(31)이 광로의 밖에 위치되어 있는 침통 상태와 제1 회전 실린더(22)의 최대 연장 위치의 사이에서만 사용된다는 것에 주목한다.
따라서 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 있어서는, 고정 실린더(21a)의 절결부(21h)의 사이즈가 큰 경우에, 제3 프레임(31)을 절결부(21h)를 통과시키고 제3 프레임(31)의 적어도 일부를 실질적으로 고정 실린더(21a)의 밖으로 이동시키는 작업과 연동하여 절결부(21h)를 막거나 덮는 커버 플레이트(31x)가 제공된다. 또한, 커버 플레이트(31x)의 내면을 고정 실린더(21a)의 내주면에 대하여 연속하도록 형성하고, 커버 플레이트(31x)의 내면에 고정 실린더(21a)의 내주면에 마련된 캠 홈(21m, 21n)과 캠 홈(21s)에 대하여 연속하도록 제공되는 캠 홈(31y)이 배치되어 있다.
보다 구체적으로, 도 26 내지 도 28을 참조하면, 바람직한 본 실시예에 있어서, 커버 플레이트(31x)는 제3 렌즈 군(13)을 유지하는 제3 프레임(31)의 일측부에 설치된다. 커버 플레이트(31x)는, 예컨대 제3 프레임(31)이 광로의 밖으로 후퇴하는 때에 고정 실린더(21a)의 절결부(21h)에 대응하여 설치된다. 커버 플레이트(31x)의 내면은 후퇴 위치에서 고정 실린더(21a)의 내주면과 연속하도록 만곡되게 형성된다.
또한, 커버 플레이트(31x)의 내면에는, 예컨대 절결부(21h)를 통과하는 헬리 코이드형 캠 홈(21m, 21n)에 대하여 연속하는 캠 홈(31y)이 형성되어 있다. 이로써, 제1 회전 실린더(22)는, 커버 플레이트(31x)가 폐쇄되거나 절결부(21h)를 덮고 있는 상태에서 안정적이고 확실하게 연장된다. 제1 회전 실린더(22)가 연장된 후에, 예컨대 제3 프레임(31)이 회전하여 제3 렌즈 군(13)을 광로 내로 삽입한다. 도 28에 도시된 바와 같이, 제3 프레임(31)의 커버 플레이트(31x)의 일부가 예컨대 제3 프레임 서브 가이드축(33)과 접촉하여 제3 렌즈 군(13)을 광축 상에 배치하고, 필요에 따라, 제3 프레임(31)을 광축 방향으로 구동한다.
침통 작업 시에, 예컨대 제3 프레임(31)이 회전하여 제3 렌즈 군(13)이 고정 실린더(21a)의 절결부(21h)를 통과하여 후퇴하면, 커버 플레이트(31x)가 절결부(21h)를 차단하거나 덮기 때문에, 커버 플레이트(31x)의 내면은 고정 실린더(21a)의 내주면에 대하여 연속하게 된다. 이 상태에 의하여, 커버 플레이트(31x)의 캠 홈(31y)은 예컨대 고정 실린더(21a)의 헬리코이드형 캠 홈(21m, 21n)에 대하여 연속하기 때문에, 제1 회전 실린더(22)는 안정적이고 확실하게 이동하고 고정 실린더(21a)의 내측에 수납된다.
전술한 실시예에서는 제4 렌즈군(14)이 침통 상태에서 제2 렌즈군(12)의 결상면측에 위치하고 있는 것을 설명하였지만, 제4 렌즈군(14)은, 상기 바람직한 실시예에 따른 제3 렌즈 군(13)과 유사하게 광로의 밖으로 후퇴하는 구성으로 할 수도 있다. 이러한 실시예에 있어서, 제4 렌즈군(14)은 제3 렌즈 군(13)과 유사한 섹션으로 후퇴되어 광축 방향을 따라 배치될 수 있다. 제4 렌즈군(14)이 또한 후퇴하는 경우에는, 제4 렌즈군(14)을 약간 선행하여 후퇴시킨 후에, 제3 렌즈 군(13)을 후퇴시키는 것이 바람직하지만, 제4 렌즈군(14)과 제3 렌즈 군(13)을 연동시켜 구동할 수도 있다. 또한, 제4 렌즈군(14)의 후퇴 섹션이 제3 렌즈 군(13)의 후퇴 위치와 유사한 것이 바람직하지만, 제4 렌즈군(14)을 제3 렌즈 군(13)과 상이한 위치로 후퇴시킬 수도 있다.
예시적인 실시예와 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 당업자는 이하의 청구범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 전술한 실시예에 대한 변형이 있을 수 있다는 것을 이해할 것이다. 청구범위에 대한 한정 어구는 청구범위에 채용된 언어를 기초로 광의적으로 해석되어야 하며, 본 명세서 및 추후의 진행 과정의 명세서에 설명된 예로 한정되어서는 안 되며, 이들 예는 배타적이지 않은 것으로 해석되어야 한다. 예컨대, 본 명세서에 있어서, “바람직하게는”, “바람직한” 등의 용어는 배타적인 것이 아니고, “바람직한 것”을 의미하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
본 출원은 2005년 10월 18일자로 출원된 일본 특허 출원 제2005-303744호를 기초로 하고, 이 출원을 우선권 주장하고 있으며, 이 출원의 개시 내용은 전체적으로 본원 명세서에 참고로 인용된다.
본 발명에 따른 렌즈 배럴은 카메라와, PDA, 휴대 전화 등과 같이 카메라 기능을 갖거나 카메라 기능부를 설치된 임의의 휴대형 장치에 적용될 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.

Claims (26)

  1. 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 침통되어 복수의 렌즈 군이 수납되어 있는 침통 상태와, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 대물측으로 이동하는 촬영 상태로 있는 렌즈 배럴로서,
    상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과,
    상기 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워(cam follower)를 구비하는 제1 렌즈 실린더와,
    내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 상기 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더
    를 포함하며,
    상기 복수의 캠 홈은 제1 캠 홈과 제2 캠 홈을 구비하고,
    상기 복수의 캠 팔로워는, 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈과 각각 결합하는 제1 캠 팔로워 및 제2 캠 팔로워를 구비하며,
    상기 제1 캠 팔로워와 제2 캠 팔로워는 광축 방향에 대하여 서로 상이한 위치에 배치되어 있는 것인 렌즈 배럴.
  2. 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 침통되어 복수의 렌즈 군이 수납되어 있는 침통 상태와, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 대물측으로 이동하는 촬영 상태로 있는 렌즈 배럴로서,
    상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과,
    상기 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워(cam follower)를 구비하는 제1 렌즈 실린더와,
    내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 상기 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더
    를 포함하며,
    상기 복수의 캠 홈은 제1 캠 홈과 제2 캠 홈을 구비하고,
    상기 복수의 캠 팔로워는, 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈과 각각 결합하는 제1 캠 팔로워 및 제2 캠 팔로워를 구비하며,
    상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈은 광축 방향에 대하여 서로 상이한 위치에 서로 평행하게 편의(偏倚)되도록 배치되는 것인 렌즈 배럴.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 캠 팔로원 및 제2 캠 팔로워와 결합된 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈은 각각 서로 교차하는 것인 렌즈 배럴.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 캠 팔로원 및 제2 캠 팔로워와 결합된 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈은 각각 서로 교차하는 것인 렌즈 배럴.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈 각각은, 제1 렌즈 실린더를 제1 회전 실린더의 침통 위치로부터 최대 연장 위치로 실질적으로 직선으로 이동시키도록 경사지고, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면을 따라 제2 렌즈 실린더의 원주 방향으로 연장하여, 최대 연장 상태로부터 촬영 상태에 걸쳐 최대 연장 위치에서 제1 렌즈 실린더의 회전만을 허용하고 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 진퇴 이동하는 것을 제한하는 형상을 갖는 캠 구조를 가지며,
    상기 제1 렌즈 실린더는, 제1 렌즈 실린더에 의해 지지된 렌즈 프레임이 침통 상태로부터 촬영 상태로 도달하기 전에 최대 연장 위치로 이동하도록 구성되는 것인 렌즈 배럴.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈 각각은, 제1 렌즈 실린더를 제1 회전 실린더의 침통 위치로부터 최대 연장 위치로 실질적으로 직선으로 이동시키도록 경사지고, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면을 따라 제2 렌즈 실린더의 원주 방향으로 연장하여, 최대 연장 상태로부터 촬영 상태에 걸쳐 최대 연장 위치에서 제1 렌즈 실린더의 회전만을 허용하고 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 진퇴 이동하는 것을 제한하는 형상을 갖는 캠 구조를 가지며,
    상기 제1 렌즈 실린더는, 제1 렌즈 실린더에 의해 지지된 렌즈 프레임이 침통 상태로부터 촬영 상태로 도달하기 전에 최대 연장 위치로 이동하도록 구성되는 것인 렌즈 배럴.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 팔로워 및 제2 캠 팔로워 각각은,
    광축 방향에 대하여 경사지고 서로 평행하게 마주하는 한 쌍의 경사부와,
    광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면을 형성하고 서로 평행하게 마주하는 한 쌍의 수직면부를 구비하며,
    상기 경사부는, 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 이동하는 범위의 캠면(cam surface)에서 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈의 캠면과 각각 슬라이딩 접촉하고,
    상기 수직면부는, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면내에서 제1 렌즈 실린더가 회전하는 범위의 캠면에서 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈의 캠면과 각각 슬라이딩 접촉하는 것인 렌즈 배럴.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 팔로워 및 제2 캠 팔로워 각각은,
    광축 방향에 대하여 경사지고 서로 평행하게 마주하는 한 쌍의 경사부와,
    광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면을 형성하고 서로 평행하게 마주하는 한 쌍의 수직면부를 구비하며,
    상기 경사부는, 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 이동하는 범위의 캠면(cam surface)에서 상기 제1 캠 홈 및 제2 캠 홈의 캠면과 각각 슬라이딩 접촉하고,
    상기 수직면부는, 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면내에서 제1 렌즈 실린더가 회전하는 범위의 캠면에서 상기 제1 캠 홈과 제2 캠 홈의 캠면과 각각 슬라이딩 접촉하는 것인 렌즈 배럴.
  9. 제5항에 있어서, 3세트 이상의 캠 홈 및 캠 팔로워가 제공되고, 적어도 3세트의 캠 홈 및 캠 팔로워는, 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동하지 않고 적어도 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면내에서 회전하는 범위에서 서로 결합하는 것인 렌즈 배럴.
  10. 제6항에 있어서, 3세트 이상의 캠 홈 및 캠 팔로워가 제공되고, 적어도 3세트의 캠 홈 및 캠 팔로워는, 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동하지 않고 적어도 광축이 실질적으로 수직으로 교차하는 평면내에서 회전하는 범위에서 서로 결합하는 것인 렌즈 배럴.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제1 렌즈 실린더의 모든 캠 팔로워는, 제1 렌즈 실린더가 광축 방향으로 구동되는 범위와, 광축이 실질적으로 교차하는 평면에서 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동하지 않고 회전하는 범위 사이의 경계부의 근방에서는 제2 렌즈 실린더의 모든 캠 홈과 결합하는 것인 렌즈 배럴.
  12. 제6항에 있어서, 상기 제1 렌즈 실린더의 모든 캠 팔로워는, 제1 렌즈 실린 더가 광축 방향으로 구동되는 범위와, 광축이 실질적으로 교차하는 평면에서 제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동하지 않고 회전하는 범위 사이의 경계부의 근방에서는 제2 렌즈 실린더의 모든 캠 홈과 결합하는 것인 렌즈 배럴.
  13. 제1항에 있어서,
    제2 렌즈 실린더는 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부가 통과할 수 있는 절결부를 더 포함하여, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를 실질적으로 제2 렌즈 실린더의 외측에 위치시켜 침통 상태를 확립하고,
    제1 렌즈 실린더는 복수의 캠 팔로워와는 별도로 설치되는 다른 적어도 하나의 캠 팔로워를 포함하고,
    제2 렌즈 실린더는, 복수의 캠 홈과는 별도로 설치되고 상기 다른 적어도 하나의 캠 팔로워에 대응하는 다른 적어도 하나의 캠 홈을 포함하고,
    상기 다른 적어도 하나의 캠 팔로워의 적어도 일부는, 절결부에 대응하는 제2 렌즈 실린더의 섹션에서 상기 다른 적어도 하나의 캠 홈의 적어도 일부와 결합하도록 구성되는 것인 렌즈 배럴.
  14. 제2항에 있어서,
    제2 렌즈 실린더는 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부가 통과할 수 있는 절결부를 더 포함하여, 복수의 렌즈 군의 다 른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를 실질적으로 제2 렌즈 실린더의 외측에 위치시켜 침통 상태를 확립하고,
    제1 렌즈 실린더는 복수의 캠 팔로워와는 별도로 설치되는 다른 적어도 하나의 캠 팔로워를 포함하고,
    제2 렌즈 실린더는, 복수의 캠 홈과는 별도로 설치되고 상기 다른 적어도 하나의 캠 팔로워에 대응하는 다른 적어도 하나의 캠 홈을 포함하고,
    상기 다른 적어도 하나의 캠 팔로워의 적어도 일부는, 절결부에 대응하는 제2 렌즈 실린더의 섹션에서 상기 다른 적어도 하나의 캠 홈의 적어도 일부와 결합하도록 구성되는 것인 렌즈 배럴.
  15. 제1항에 있어서, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부가 통과할 수 있도록 하여, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를 실질적으로 제2 렌즈 실린더의 외측에 위치시켜 침통 상태를 확립하기 위하여 제2 렌즈 실린더에 설치된 절결부와,
    제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동할 때에, 제2 렌즈 실린더의 내주부에 대하여 실질적으로 연속하는 원통형 표면을 제공하기 위하여 제2 렌즈 실린더의 절결부를 막도록 구성된 커버 플레이트
    를 더 포함하며,
    상기 커버 플레이트는 복수의 캠 팔로워에 대응하는 절결부를 통과하는 복수의 캠 홈 중 적어도 하나에 대하여 연속하는 적어도 하나의 덮개 플레이트 캠 홈을 포함하고,
    상기 복수의 캠 팔로워는 절결부에 대응하는 제2 렌즈 실린더의 섹션에서 적어도 하나의 커버 플레이트 캠 홈의 적어도 일부와 결합하도록 구성되는 것인 렌즈 배럴.
  16. 제2항에 있어서, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부가 통과할 수 있도록 하여, 복수의 렌즈 군의 다른 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임의 적어도 일부를 실질적으로 제2 렌즈 실린더의 외측에 위치시켜 침통 상태를 확립하기 위하여 제2 렌즈 실린더에 설치된 절결부와,
    제1 렌즈 실린더가 광축을 따라 진퇴 이동할 때에, 제2 렌즈 실린더의 내주부에 대하여 실질적으로 연속하는 원통형 표면을 제공하기 위하여 제2 렌즈 실린더의 절결부를 막도록 구성된 커버 플레이트
    를 더 포함하며,
    상기 커버 플레이트는 복수의 캠 팔로워에 대응하는 절결부를 통과하는 복수의 캠 홈 중 적어도 하나에 대하여 연속하는 적어도 하나의 덮개 플레이트 캠 홈을 포함하고,
    상기 복수의 캠 팔로워는 절결부에 대응하는 제2 렌즈 실린더의 섹션에서 적어도 하나의 커버 플레이트 캠 홈의 적어도 일부와 결합하도록 구성되는 것인 렌즈 배럴.
  17. 제13항에 있어서, 적어도 일부가 상기 절결부를 통과하여, 상기 제2 렌즈 실린더의 실질적으로 외측에 위치하고 있는 렌즈 프레임이 상기 복수의 렌즈 군 중 다른 적어도 하나의 렌즈 군을 유지하는 것인 렌즈 배럴.
  18. 제14항에 있어서, 적어도 일부가 상기 절결부를 통과하여, 상기 제2 렌즈 실린더의 실질적으로 외측에 위치하고 있는 렌즈 프레임이 상기 복수의 렌즈 군 중 다른 적어도 하나의 렌즈 군을 유지하는 것인 렌즈 배럴.
  19. 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 침통되어 복수의 렌즈 군이 수납되어 있는 침통 상태와, 복수의 렌즈 군의 적어도 일부가 대물측으로 이동하는 촬영 상태로 있는 렌즈 배럴로서,
    상기 복수의 렌즈 군의 적어도 일부를 유지하는 렌즈 프레임과,
    상기 렌즈 프레임을 내부에 지지하고, 그 외주부에 복수의 캠 팔로워(cam follower)와 기어부를 구비하는 제1 렌즈 실린더와,
    내주부에 상호 평행한 복수의 캠 홈을 구비하고, 상기 제1 렌즈 실린더를 침통 상태로 수납하며, 상기 기어부에 대응하여 개구가 설치되어 있는 제2 렌즈 실린더로서, 상기 복수의 캠 홈은 상기 복수의 캠 팔로워와 결합하고 제1 렌즈 실린더의 상대 회전에 의해 제1 렌즈 실린더를 광축 방향으로 진퇴 이동시키도록 구성되는 것인 제2 렌즈 실린더와,
    제2 렌즈 실린더의 개구를 통하여 제1 렌즈 실린더의 기어부와 결합하여 제1 렌즈 실린더에 구동력을 전달하는 구동 기어와,
    구동 기어를 구동하여 회전시키도록 구성된 구동원
    을 포함하고,
    제2 렌즈 실린더의 복수의 캠 홈의 적어도 일부는 개구를 통과하도록 마련되는 것인 렌즈 배럴.
  20. 제19항에 있어서, 상기 구동 기어는, 구동 기어와 개구부를 통과하는 복수의 캠 홈의 적어도 일부 사이의 간섭을 피하기 위하여, 상기 개구부를 통과하는 복수의 캠 홈의 적어도 일부의 경로에 대응하여 기어가 누락되어 있는 기어 누락부를 포함하는 것인 렌즈 배럴.
  21. 촬영용 광학계로서 제1항에 따른 렌즈 배럴을 포함하는 카메라.
  22. 촬영용 광학계로서 제2항에 따른 렌즈 배럴을 포함하는 카메라.
  23. 촬영용 광학계로서 제19항에 따른 렌즈 배럴을 포함하는 카메라.
  24. 카메라 기능부와, 카메라 기능부의 촬영용 광학계로서 제1항에 따른 렌즈 배럴을 이용하는 광학계를 포함하는 휴대형 정보 단말장치.
  25. 카메라 기능부와, 카메라 기능부의 촬영용 광학계로서 제2항에 따른 렌즈 배럴을 이용하는 광학계를 포함하는 휴대형 정보 단말장치.
  26. 카메라 기능부와, 카메라 기능부의 촬영용 광학계로서 제19항에 따른 렌즈 배럴을 이용하는 광학계를 포함하는 휴대형 정보 단말장치.
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