KR20090048360A - 광학 요소 위치 제어 기구 - Google Patents

Abstract

광학 요소 위치 제어 기구는 촬영 광학 시스템의 광학 요소를 유지하고, 광축 방향으로 안내되는 광학 요소 유지 부재; 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 광축 방향으로 이동시키는 구동 기구; 및 상기 광축에 대해 대략 직교하는 요동 축을 중심으로 요동가능하고, 상기 요동 축에 대해 대략 직교하는 방향으로 뻗어 있고, 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤하여 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 광축 방향으로 바이어싱하는 자유 단부를 가지고 있는 암을 구비하고 있는 바이어싱 장치;를 포함하고 있다.

광학 요소 유지 부재, 구동 기구, 바이어싱 장치, 토션 스프링, 코일부, 제 1 암부, 제 2 암부, 회전 링, 고정 원통부, 보호 벽 부재

Description

광학 요소 위치 제어 기구{MECHANISM FOR CONTROLLING POSITION OF OPTICAL ELEMENT}

본 발명은 광학 기기 내의 광학 요소의 위치를 제어하기 위한 기구에 관한 것이며, 보다 상세하게는 광축 방향으로 이동가능한 광학 요소 유지 부재에 대하여 광학 요소 유지 부재의 이동 방향으로의 바이어싱력(biasing force)을 제공하는 구조에 관한 것이다.

카메라와 같은 광학 기기에서는, 흔히 광학 요소를 유지하고 광축 방향으로 이동할 수 있는 광학 요소 유지 부재에 대하여, 광학 요소 유지 부재를 구동시키기 위한 구동 기구의 일부로서 기능하는 역할을 그 광학 요소 유지 부재에 제공하고, 구동 기구의 백래시를 제거하거나 또는 광학 요소 유지 부재의 위치를 안정시킬 목적으로, 광축 방향으로의 바이어싱력이 주어진다. 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 바이어싱 장치는 일반적으로 광축 방향으로 그 축선이 뻗어 있도록 설치되는 인장 스프링 또는 압축 스프링으로 이루어진다. 이러한 형태가 예컨대 현재 미심사의 일본특허공개 2000-206391호에 개시되어 있다.

광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 바이어싱 장치로서 널리 사용되고 있는 인장 스프링 또는 압축 스프링의 설치 구조에서는, 스프링의 한쪽 단부 및 다른쪽 단부가 광학 요소 유지 부재 및 광학 요소 유지 부재와 함께 이동하지 않는 별개의 지지부재(예컨대, 고정 부재)에 각각 걸어맞추어져 있어, 광학 요소 유지 부재의 이동량이 스프링의 신축량에 직접적으로 영향을 미치도록 되어 있다. 스프링의 하중의 변동 범위는 스프링의 신축량이 증가함에 따라 증가한다.

한편, 광학 요소 유지 부재용 구동 기구의 하나의 요소로서 기능하는 모터 또는 액추에이터의 출력은 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 바이어싱 장치의 최대 하중를 수용할 수 있는 값으로 결정된다. 즉, 스프링 부재의 최대 하중이 크면 클수록, 더 강력한 광학 요소 유지 부재용 구동원이 요구되며, 이것은 전력 소비량, 제조 코스트 및 구동원을 수용하는 장치의 소형화의 관점에서 불리하다. 하지만, 종래의 광학 요소 유지 부재용 인장 스프링 또는 압축 스프링의 설치 구조에 있어서는, 스프링 신축량에 따라 변동하는 스프링 하중은 큰 변동 범위를 가지는 경향이 있고, 따라서 최대 스프링 하중를 최소화하기는 어렵다.

인장 스프링 또는 압축 스프링에 있어서, 인장 스프링 또는 압축 스프링의 길이를 더 길게 함으로써, 광학 요소 유지 부재의 일정 이동량에 대한 스프링의 하중 변동의 감소를 성취하는 것이 가능하다. 하지만, 소형화의 요구가 강한 근래의 광학 기기에 있어, 스프링의 길이를 증가시키는 것은 스페이스 절약에 반하기 때문에 쉽게 적용할 수 없다. 특히, 줌 렌즈 배럴에서는, 촬영을 하지 않는 수납 상태에서의 렌즈 배럴의 컴팩트화의 요구가 강하고, 렌즈 배럴이 수납 상태일 때 복수의 광학 요소 사이의 광축 방향으로 간격을 가능한 한 최소화하여 렌즈 배럴 길이 의 단축을 성취하고자 하는 침동식 렌즈 배럴의 구조가 흔히 적용된다. 그 때문에, 광학 요소 유지 부재의 이동 방향에 있어서의 길이는, 수납 상태에서의 렌즈 배럴의 길이의 제약을 받고, 따라서 긴 길이의 스프링으로 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 바이어싱 장치로서 채용하기가 어려웠다. 그 결과, 큰 변동 범위를 가지는 스프링 하중의 전술한 문제점이 발생하기가 쉽다.

또한, 광학 요소 유지 부재의 이동량을 감소시킴으로써 스프링 하중의 변동 범위가 감소될 수도 있지만, 광학 요소 유지 부재의 이동량(즉 광학 요소 유지 부재에 의해 유지된 광학 요소의 이동량)은, 원래 요구되는 광학 성능을 충족시키기 위해 정해져 있는 것이고, 이 성능은 광학 요소 유지 부재의 이동량이 얻어질 수 없다. 예를 들면, 전술한 바와 같이 줌 렌즈 배럴이 렌즈 배럴 수납 상태로 될 때에 광축 방향으로 사이즈가 가능한 한 작게 되도록 구성되고, 고배율 렌즈로 설계되는 줌 렌즈 배럴에 있어서는, 광학 요소를 유지하는 광학 요소 유지 부재의 이동량은 커지는 경향이 있다.

본 발명은, 광학 요소 위치 제어 기구가 스페이스 절약 방식으로 구성될 수 있으면서도 광학 요소 유지 부재의 이동에 의해 야기되는 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 스프링의 하중 변동이 작고, 소형화와 저전력 소비성이 모두 높은 레벨로 성취되는 광학 요소 위치 제어 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 감소된 하중 변동을 가지는 바이어싱 장치를 포함하고 있 고, 바이어싱 장치가 다른 요소들이나 조립 작업자의 손과의 외부적 또는 내부적 접촉에 의해 야기될 수 있는 손상으로부터 확실하게 보호되는 광학 요소 위치 제어 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 하나의 양태에 따라, 촬영 광학 시스템의 광학 요소를 유지하고, 광축 방향으로 안내되는 광학 요소 유지 부재; 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 광축 방향으로 이동시키는 구동 기구; 및 상기 광축에 대해 대략 직교하는 요동 축을 중심으로 요동가능하고, 상기 요동 축에 대해 대략 직교하는 방향으로 뻗어 있고, 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤하여 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 광축 방향으로 바이어싱하는 자유 단부를 가지고 있는 암을 구비하고 있는 바이어싱 장치;를 포함하고 있는 광학 요소 위치 제어 기구가 제공된다.

상기 바이어싱 장치는 토션 스프링을 포함하고 있고, 상기 토션 스프링은상기 광학 요소 유지 부재와는 별개로 구비되는 지지 부재에 의해 지지되고, 중심 축선이 상기 요동 축과 대략 일치하는 코일부; 상기 암의 구성요소이고, 상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 자유 단부에서 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되는 제 1 암부; 및 상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 상기 지지 부재에 걸어맞춤되는 제 2 암부;를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 토션 스프링은, 상기 광학 요소 유지 부재의 이동에 따라, 상기 코일부의 상기 중심 축선을 중심으로 하는 상기 토션 스프링의 회전 방향의 탄성 변형량을 변화시킨다.

상기 제 1 암부가 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤 해제되어 있는 자유 상태로부터 상기 제 1 암부가 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되어 있는 가력 상태가 되기까지의 상기 제 1 암부의 회전 방향의 각 변위량이 상기 가력 상태에서의 상기 광학 요소 유지 부재의 전방 이동단과 후방 이동단 사이에서의 상기 제 1 암부의 회전 방향의 각 변위량보다 큰 것이 바람직하다.

상기 바이어싱 장치의 상기 암은 상기 광학 요소 유지 부재와는 별개로 구비되는 지지 부재에 한쪽 단부가 피벗되는 레버를 포함하고 있고, 상기 레버의 다른쪽 단부는 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되고, 상기 바이어싱 장치는 상기 레버를 상기 요동 축을 중심으로 정방향과 역방향 중의 한쪽 방향으로 바이어싱하는 레버 바이어싱 부재를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 레버 바이어싱 부재는 토션 스프링을 포함하고 있고, 상기 토션 스프링은 상기 지지 부재에 의해 지지되고, 중심 축선이 상기 요동 축과 대략 일치하는 코일부; 상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 상기 레버에 걸어맞춤되는 제 1 암부; 및 상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 상기 지지 부재의 스프링 걸음부에 걸어맞춤되는 제 2 암부;를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 토션 스프링은, 상기 레버의 요동 운동에 따라, 상기 코일부의 상기 중심 축선을 중심으로 하는 상기 토션 스프링의 회전 방향의 탄성 변형량을 변화시킨다.

상기 레버 바이어싱 부재는, 한쪽 단부가 상기 레버에 걸어맞춤되고 다른쪽 단부가 상기 지지 부재에 걸어맞춤되는 인장 스프링을 포함하고 있고, 상기 인장 스프링의 길이는 상기 레버의 요동 운동에 따라 변하는 것이 바람직하다.

상기 요동 축으로부터 상기 인장 스프링에 걸어맞춤되는 상기 레버의 걸어맞 춤부까지의 거리가 상기 요동 축으로부터 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되는 상기 레버의 걸어맞춤부까지의 거리보다 작은 것이 바람직하다.

광학 요소 위치 제어 기구는 회전함으로써 상기 광학 요소와는 별개로 구비되는 적어도 다른 하나의 광학 요소를 이동시키는 회전 링을 더 포함하고 있고, 상기 구동 기구와 상기 바이어싱 장치는 상기 회전 링의 반경 방향 바깥쪽에 위치하는 것이 바람직하다. 이 구조에 의하면, 바이어싱 장치는 회전 링과 같은 가동 부재의 제한을 받지 않고 구성될 수 있다.

상기 요동 축과 상기 바이어싱 장치의 상기 암의 상기 자유 단부는 상기 회전 링의 바깥쪽이면서 상기 요동 축에 대략 평행하고 상기 광축 상에 놓이는 평면의 양측에 제공되는 2개의 스페이스 중의 한쪽 스페이스와 다른쪽 스페이스에 각각 위치되는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 바이어싱 장치의 하중 변동이 효과적으로 감소될 수 있고, 스페이스 효율도 향상될 수 있다.

상기 구동 기구는 상기 광축에 평행한 축을 중심으로 회전하는 나사 축; 및 상기 나사 축과 나사결합되고, 상기 나사 축의 정방향 및 역방향 회전에 의해 상기 광축 방향으로 전후 이동하는 너트;를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 광학 요소 유지 부재의 상기 광축 방향 위치는 상기 광학 요소 유지 부재와 상기 너트의 접촉에 의해 결정된다. 상기 바이어싱 장치는 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 너트와 접촉시키는 방향으로 상기 광학 요소 유지 부재를 바이어싱한다.

상기 구동 기구는 상기 광축 방향에 대해 경사진 적어도 하나의 가이드 면을 구비한 가이드 부재; 및 상기 광학 요소 유지 부재로부터 돌출하여 상기 가이드 면 상에서 슬라이딩하는 팔로우어;를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 팔로우어는 상기 바이어싱 장치의 바이어싱력에 의해 상기 가이드 부재의 상기 가이드 면에 대해 가압된다.

상기 가이드 부재는 상기 광축 방향으로 뻗어 있는 캠 축을 포함하고 있고, 상기 캠 축의 외주면에 상기 팔로우어가 슬라이딩 가능하게 걸어맞춤되는 캠 홈으로서 기능하는 리드 홈이 형성되어 있고, 상기 가이드 면은 상기 리드 홈 내부에 위치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 광학 요소 위치 제어 기구는 상기 바이어싱 장치의 내부에 위치되고, 상기 촬영 광학 시스템을 둘러싸는 고정 원통부; 및 상기 고정 원통부와는 별개의 요소로서 구비되고, 상기 고정 원통부에 고정되어 상기 고정 원통부의 외주면과의 사이에 상기 바이어싱 장치를 수납하기 위한 수납 스페이스를 형성하는 보호 벽 부재;를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 보호 벽 부재는 촬상 소자가 결상 위치에 위치하도록 상기 촬상 소자를 유지하는 촬상 소자 홀더와 일체인 것이 바람직하다.

상기 고정 원통부와 상기 보호 벽 부재 중의 하나는 상기 요동 축을 중심으로 한 상기 암의 요동 운동을 허용하도록 상기 바이어싱 장치의 요동 중심부를 지지하는 요동 운동 지지 돌기를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

보호 벽 부재는 상기 요동 축을 중심으로 상기 바이어싱 장치의 상기 암이 요동하는 요동 평면에 대략 평행한 측벽부를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 고정 원통부는, 내부에 위치된 회전 링을 회전가능하게 안내하여 상기 회전 링의 상기 광축 방향 위치를 제어하기 위해, 상기 고정 원통부의 원주 방향 거의 전역에 걸쳐 상기 고정 원통부의 내주면에 구비되는 회전 링 안내 기구를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 회전 링은 회전함으로써 상기 광학 요소와는 별개로 구비되는 적어도 다른 하나의 광학 요소를 이동시킨다.

상기 광학 요소 유지 부재는 상기 광축을 중심으로 회전하는 일 없이 직진 안내되는 것이 바람직하다.

상기 구동 기구는 모터와 감속 기어 열을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명은 첨부도면을 참조하여 아래에 상세히 설명된다.

본 발명에 의하면, 광학 요소 위치 제어 기구가 스페이스 절약 방식으로 구성될 수 있으면서도 광학 요소 유지 부재의 이동에 의해 야기되는 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 스프링의 하중 변동이 작고, 소형화와 저전력 소비성이 모두 높은 레벨로 성취되는 광학 요소 위치 제어 기구가 성취된다.

또한, 광축과 평행한 평면에 대해 대략 직교하는 축을 중심으로 요동함으로써 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 바이어싱 장치가 고정 원통 부재와 이 고정 원통 부재와는 별개의 부재로서 제공되는 보호 벽 부재 사이에 배치되기 때문에, 고정 원통 부재의 형상에 상관없이 바이어싱 장치가 확실하게 보호될 수 있다.

먼저, 주로 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 광학 요소 위치 제어 기구가 적용된 줌 렌즈 배럴(1)의 전체 구조를 설명한다. 도 1 및 도 2는 줌 렌즈 배럴(1)의 단면을 나타내고 있고, 도 1은 줌 렌즈 배럴(1)이 촬영을 하지 않는 렌즈 배럴 수납 상태에 있는 것을 도시하고 있고, 도 2의 상반 단면은 광각단에 세팅된 줌 렌즈 배럴(1)을 나타내고 있고, 도 2의 하반 단면은 망원단에 세팅된 줌 렌즈 배럴(1)을 나타내고 있다. 도 3과 도 4는 렌즈 배럴 수납 상태에 있는 도 1의 줌 렌즈 배럴(1)의 사시도이고, 도 5과 도 6은 촬영 상태에 있는 줌 렌즈 배럴(1)의 사시도이다.

줌 렌즈 배럴(1)은, 물체측으로부터 차례로 제 1 렌즈 그룹(LG1), 제2 렌즈 그룹(LG2)), 조리개로서도 기능하는 한 세트의 셔터 블레이드(기계식 셔터)(S), 제 3 렌즈 그룹(LG3), 로-패스 필터(광학 필터)(LPF) 및 CCD나 CMOS와 같은 촬상 소자(이미지 센서)(24)를 포함하고 있는 촬상 광학 시스템을 구비하고 있다. 이 촬상 광학 시스템은 줌 광학 시스템으로서 형성되어 있다. 제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2)을 광학 시스템의 광축(O)을 따라 소정의 궤적으로 이동시키는 것에 의해 초점거리 변경 동작(주밍 동작)을 행하고, 광축(O)을 따라 제 3 렌즈 그룹(LG3)을 이동시키는 것에 의해 포커싱 동작을 행한다. 이하의 설명에서, "광축 방향으로" 이란 표현은 촬영 광학 시스템의 광축(O)에 평행한 방향을 포함하는 것이다.

줌 렌즈 배럴(1)은 하우징(지지부재)((22)을 구비하고 있고, 이 하우징(22)은 제 1 렌즈 그룹(LG1)으로부터 제 3 렌즈 그룹(LG3)까지의 광학 시스템을 내부에 지지하여 이들 렌즈 그룹들이 광축 방향으로 이동할 수 있도록 하고 있다. 줌 렌즈 배럴(1)은 하우징(22)의 후방부에 고정되는 촬상 소자 홀더(촬상 소자 유지 부 재)(23)를 구비하고 있다. 촬상 소자 홀더(23)의 중앙부에는 개구부가 형성되어 있고, 이 개구 내에는, 촬상 소자 프레임(62)을 통해 촬상 소자(24)가 유지된다. 촬상 소자 프레임(62)의 전방부에 고정되는 필터 프레임(21)이 로 패스 필터(LPF)를 유지하고 있다. 로 패스 필터(LPF)와 촬상 소자(24)의 사이에는 방진용의 패킹(밀봉 부재)(61)이 기밀하게 유지되어 있다. 촬상 소자 프레임(62)은, 촬상 소자 홀더(23)에 대한 촬상 소자 프레임(62)의 경사 조정이 가능하도록, 촬상 소자 홀더(23)에 의해 지지되어 있다.

하우징(22)은 그것의 원통부(고정 원통부)(22a) 둘레에 줌 모터 지지부(22b), AF 모터 장착부(22c) 및 전방 벽부(22d)를 구비하고 있다. 원통부(22a)는 광축(O)을 둘러싸고 있고, 줌 모터 지지부(22b)는 줌 모터(32)를 지지하고, AF 기구 장착부(22c)는 AF 모터(구동 기구 요소)(30)를 지지하고, 전방 벽부(22d)는 AF 기구 장착부(22c)의 전방에 위치하고 있다. 원통부(22a)는 전술한 각 렌즈 그룹과 같은 광학 요소를 내부에 지지하고, 줌 렌즈 배럴(1)의 실질적인 외형부를 형성하고 있다. 줌 모터 지지부(22b), AF 기구 장착부(22c) 및 전방 벽부(22d)는 광축(O)을 중심으로 하여 원통부(22a)의 반경 방향 바깥쪽에 위치되어 있다. 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, AF 기구 장착부(22c)는 원통부(22a)의 후단부 근처에 형성되어 있고, AF 기구 장착부(22c)의 후면부는 촬상 소자 홀더(23)에 의해 폐쇄되어 있다. 전방 벽부(22d)는 AF 기구 장착부(22c)에 대향하도록 AF 기구 장착부(22c)로부터 광축 방향 전방으로 이격된 위치의 하우징(22) 상에 형성되어 있다.

줌 렌즈 배럴(1)은 제 3 렌즈 그룹(LG3)을 유지하는 제 3 렌즈 그룹 프레임 (광학 요소 유지 부재)(51)을 구비하고 있다. 이 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 중앙의 렌즈 유지부(51a)로부터 광축(O)에 대해 대략 반경 방향으로 대칭으로 뻗도록 형성되어 있는 한쌍의 가이드 암부(51b, 51c)를 구비하고 있다. 가이드 암부(51b)의 반경 방향으로 외측 단부 근처에 한쌍의 가이드 홀(광축 방향으로 정렬된 전후 가이드 홀)(51d)이 형성되고, 이 가이드 홀(51d) 내로 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(진퇴 이동 가이드 부재)(52)이 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)은 전방 단부 및 후방 단부에서 하우징(22)과 촬상 소자 홀더(23)에 각각 고정되어 있다. 도 6, 도 11 및 도 23에 도시된 바와 같이, 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)은 하우징(22)의 원통부(22a)의 바깥쪽에 배치되어 있고, 그 전방 단부가 전방 벽부(22d)에 의해 지지되고 있다. 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)의 후단부는 AF 기구 장착부(22c) 아래를 통과하고, 촬상 소자 홀더(23)에 형성된 축 지지 홀(23a)(도 8 참조) 내에 끼워맞춤되어 있다. 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)의 안내를 받기 위해, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 가이드 암부(51b)는, 그것의 반경 방향으로 외측 단부 근처의 부분이 하우징(22)의 원통부(22a)의 바깥쪽으로 돌출하고 있고, 원통부(22a)에는 가이드 암부(51b)가 원통부(22a) 바깥쪽으로 돌출하는 것을 허용하는 개구부(22e)(도 7)가 구비되어 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 다른 가이드 암부(51c)의 반경 방향으로 외측 단부에는 회전 규제 돌기(51e)가 구비되어 있고, 하우징(22)의 내주면에는 이 회전 규제 돌기(51e)가 슬라이딩 가능하게 걸어맞춤되는 광축 방향으로 길다란 직진 가이드 홈(22f)이 구비되어 있다. 회전 규제 돌기(51e)와 직진 가이드 홈(22f)의 이 걸어맞춤은 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 회전을 방지한다. 따라서, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)을 따라 광축 방향으로 직선적으로만 이동될 수 있도록 안내되고, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은 AF 모터(30)에 의해 광축 방향으로 전후로 이동될 수 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 구동 기구에 관해서는 후술한다.

줌 렌즈 배럴(1)은, 하우징(22)의 줌 모터 지지부(22b)의 내부에, 줌 모터(32)의 구동력을 줌 기어(31)(도 6 및 도 7 참조)로 전달하는 감속 기어 열을 구비하고 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 줌 렌즈 배럴(1)은 원통부(22a)의 내부에 지지되는 캠 링(회전 링)(11)을 구비하고 있고, 이 캠 링(11)의 후단부에는, 줌 기어(31)와 맞물림되는 환형 기어(11a)가 구비된다. 캠 링(11)은 환형 기어(11a)와 줌 기어(31)의 맞물림을 통해 줌 모터(32)에 의해 회전구동된다. 캠 링(11)의 환형 기어(11a) 상에는 3개 한 세트의 가이드 돌기(11b)가 구비되고, 하우징(22)의 원통부(22a)의 내주면에는 3개 한 세트의 캠 링 제어 홈(회전 링 가이드 기구 요소)(22g)(도 24 참조)가 구비되고, 이 3개 한 세트의 캠 링 제어 홈(22g)에 상기 3개 한 세트의 가이드 돌기(11b) 각각이 걸어맞춤된다. 각각의 캠 링 제어 홈(22g)은 리드 홈부(22g-1)와 이 리드 홈부 전방에 위치한 원주 방향 홈부(22g-2)로 이루어져 있고, 리드 홈부(22g-1)는 광축(O)에 대해 경사져 있고, 원주 방향 홈부(22g-2)는 광축(O)을 중심으로 한 원주 방향 성분만으로 되어 있다. 줌 렌즈 배럴(1)이 도 1에 도시된 수납(침동)상태와 도 2의 상반부에 의해 나타내진 광각단 사이에 있을 때에는, 줌 모터(32)에 의해 캠 링(11) 상에 토크를 부여하면, 캠 링(11)은, 가 이드 돌기(11b)가 각각 전술한 캠 링 제어 홈(22g)의 리드 홈부(22g-1)에 의해 안내되는 상태로, 회전하면서 광축 방향으로 이동하게 된다. 보다 상세하게는, 캠 링(11)은, 줌 렌즈 배럴(1)이 렌즈 배럴 수납 상태로부터 광각단 상태(촬영 상태)로 이동할 때, 회전하면서 광축 방향으로 전진한다(물체측을 향해 전진한다). 반대로, 줌 렌즈 배럴(1)이 광각단 상태(촬영 상태)로부터 렌즈 배럴 수납 상태로 이동할 때, 캠 링(11)은 회전하면서 광축 방향으로 후퇴한다. 한편, 줌 렌즈 배럴(1)이 광각단 상태와 망원단 상태 사이의 촬영 상태(줌 범위 내)에 있을 때에는, 캠 링(11)의 가이드 돌기(11b)는 전술한 캠 링 제어 홈(22g)의 원주 방향 홈부(22g-2) 내에 위치하여, 캠 링(11)은 광축 방향으로의 고정 위치에서 회전한다. 즉, 광축 방향으로 이동하지 않는다.

줌 렌즈 배럴(1)은, 하우징(22)의 원통부(22a)의 내부에, 제 1 조출 배럴(13)과 직진 안내 링(10)을 구비하고 있고, 이들 제 1 조출 배럴(13)과 직진 안내 링(10)은 그들 사이에 캠 링(11)이 위치되어 있는 상태로 원통부(22a)의 내부에 지지되어 있다. 제 1 조출 배럴(13)은, 그것으로부터 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출한 직진 안내 돌기(13a)와 원통부(22a)의 내주면에 형성된 직진 안내 홈(22h)과의 걸어맞춤에 의해 광축 방향으로 직진 안내되고, 직진 안내 링(10)은, 그것으로부터 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출한 직진 안내 돌기(10a)와 원통부(22a)의 내주면에 형성된 직진 안내 홈(22i)과의 걸어맞춤에 의해 광축 방향으로 직진 안내된다. 제 1 조출 배럴(13)과 직진 안내 링(10)의 각각은 캠 링(11)에 대해 상대 회전 가능하고, 캠 링(11)과 함께 광축 방향으로 이동하도록, 캠 링(11)에 결합되어 있다.

직진 안내 링(10)은, 캠 링(11)의 내부에 위치한 직진 안내 키(10b)(도 2 참조)에 의해, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)을 광축 방향으로 직진 안내한다. 줌 렌즈 배럴(1)은, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 내부에, 제 2 렌즈 그룹(LG2)을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임(6)을 구비하고 있다. 이 제 2 렌즈 유지 프레임(6)은 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)과 일체로 되어 있다. 또한, 제 1 조출 배럴(13)의 내주면에는 광축(O)과 평행하게 뻗어 있는 직진 안내 홈(13b)이 구비되어 있고, 제 2 조출 배럴(12)에는 상기 직진 안내 홈(13b)에 슬라이딩 가능하게 걸어맞춤되도록 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출한 직진 안내 돌기(12a)가 구비되어 있어, 제 2 조출 배럴(12)도 광축 방향으로 직진 안내된다. 줌 렌즈 배럴(1)은, 제 2 조출 배럴(12)의 내부에, 제 1 렌즈 그룹(LG1)을 유지하는 제 1 렌즈 그룹 유지 프레임(4)을 구비하고 있다.

캠 링(11)의 내주면에는 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11c)이 구비되어 있고, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 외주면에는 제 2 렌즈 그룹(LG2)을 이동시키기 위해 각각이 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11c)에 슬라이딩 가능하게 걸어맞춤되는 캠 팔로우어(8a)가 구비되어 있다. 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은 직진 안내 링(10)을 통해 광축 방향으로 직진 안내되기 때문에, 캠 링(11)이 회전하면, 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11c)의 형상에 따라, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)(즉 제 2 렌즈 그룹(LG2))이 광축 방향으로 소정의 궤적으로 이동하게 된다.

제 2 조출 배럴(12)은, 제 1 렌즈 그룹(LG1)을 이동시키기 위해, 반경 방향 으로 바깥쪽으로 돌출한 캠 팔로우어(12b)를 구비하고 있고, 캠 링(11)의 외주면에는, 상기 캠 팔로우어(12b) 각각이 슬라이딩 가능하게 끼워맞춤되는 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11d)이 구비되어 있다. 제 2 조출 배럴(12)은 제 1 조출 배럴(13)을 통해 광축 방향으로 직진 안내되기 때문에, 캠 링(11)이 회전하면, 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11d)의 형상에 따라, 제 2 조출 배럴(12)(즉 제 1 렌즈 그룹(LG1))이 광축 방향으로 소정의 궤적으로 이동하게 된다.

제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)과 제 2 조출 배럴(12)은, 렌즈 그룹 상호간 바이어싱 스프링(27)에 의해, 서로 이격하는 반대 방향으로 바이어싱되어, 각각의 캠 팔로우어(8a)와 대응하는 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11c) 간의 끼워맞춤의 정밀도와, 캠 팔로우어(12b)와 대응하는 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11d) 간의 끼워맞춤의 정밀도를 향상시킨다.

줌 렌즈 배럴(1)은, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 내부에, 그것에 의해 지지되는, 셔터 블레이드(S)를 포함하는 셔터 유닛(15)을 구비하고 있다. 줌 렌즈 배럴(1)은, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 후방에 후방 장착 규제 부재(5)를 구비하고 있고, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)과 후방 장착 규제 부재(5)에는, 광축(O)과 평행한 방향을 따라 서로를 향한 방향으로 돌출하고 있는 한 쌍의 돌기부로서의 가이드 돌기(8b)와 가이드 돌기(5a)가 구비되어 있다. 셔터 유닛(15)은 가이드 돌기(8b, 5a) 상에서 슬라이딩 가능하도록 2개의 가이드 돌기(8b, 5a)에 의해 지지되고 있다.

제 2 조출 배럴(12)의 전방 단부에는, 촬영 개구(16a)를 가진 화장 판(decorative plate)(16)이 고정되고, 줌 렌즈 배럴(1)은, 이 화장판(16)의 바로 후방에, 제 1 렌즈 그룹(LG1)의 전방에 위치하는 촬영 개구(16a)를 개폐하는 한 세트의 보호 배리어 부재를 구비하고 있다.

이상의 구조를 가진 줌 렌즈 배럴(1)의 동작을 아래에 설명한다. 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 렌즈 배럴 수납 상태에서는, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 촬영 상태에서보다, 광축 방향으로의 광학 시스템의 길이(제 1 렌즈 그룹(LG1)의 전방면(물체측 면)에서 촬상 소자(24)의 촬상면까지의 거리)가 더 짧다. 이 렌즈 배럴 수납 상태에 있어서, 렌즈 배럴 수납 상태로부터 촬영 상태로의 전환을 위한 상태 전환 신호가 온 되면(예컨대, 줌 렌즈 배럴(1)이 장착된 카메라의 메인 스위치가 온 되면), 줌 모터(32)가 렌즈 배럴 조출 방향으로 구동된다. 이에 의해 줌 기어(31)가 회전하게 되고, 그에 따라 캠 링 제어 홈(22g)의 리드 홈부(22g-1)에 의해 각각의 가이드 돌기(11b)가 안내되는 상태로, 캠 링(11)이 회전하면서 광축 방향으로 전진 이동하게 된다. 직진 안내 링(10)과 제 l 조출 배럴(13)은 캠 링(11)과 함께 전방으로 직진 이동한다. 이 캠 링(11)이 회전하면, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)이, 캠 팔로우어(8a)와 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11c) 간의 걸어맞춤 관계에 의해 광축 방향으로 소정의 궤적으로 이동하게 된다. 또한, 캠 링(11)이 회전하면, 제 1 조출 배럴(13)을 통해 광축 방향으로 직진 안내되는 제 2 조출 배럴(12)이, 캠 팔로우어(12b)와 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(11d)의 걸어맞춤 관계에 의해 광축 방향으로 소정의 궤적으로 이동하게 된다.

즉, 배럴 수납 상태로부터의 제 1 렌즈 그룹(LG1)의 조출량은 하우징(22)에 대한 캠 링(11)의 전방 이동량과 이 캠 링(11)에 대한 제 2 조출 배럴(12)의 조출량의 합산치로서 결정되고, 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 조출량은 하우징(22)에 대한 캠 링(11)의 전방 이동량과 이 캠 링(11)에 대한 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 조출량의 합산치로서 결정된다. 주밍 동작은 제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2) 사이의 공기 간격을 변화시키면서 촬영 광축(O) 상에서 제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2)을 이동시키는 것에 의해 행해진다. 도 1에 도시된 렌즈 배럴 수납 상태로부터 줌 렌즈 배럴을 조출시키도록 배럴 조출 방향으로 줌 모터(32)를 구동시키면, 먼저 줌 렌즈 배럴(1)은 도 2의 상반 단면에 나타난 광각단으로 이동하게 되고, 줌 모터(32)를 같은 방향으로 더 구동시키면, 줌 렌즈 배럴(1)은 도 2의 하반 단면에 나타난 망원단으로 이동하게 된다. 망원단과 광각단의 사이의 주밍 영역에서는, 캠 링(11)은, 가이드 돌기(l1b) 각각이 하우징(22)의 캠 링 제어 홈(22g)의 원주 방향 홈부(22g-2) 내에 걸어맞춤된 상태로, 전술한 고정 위치 회전 동작만을 행하게 되고, 따라서 광축 방향으로의 전방 또는 후방 이동은 하지 않는다. 메인 스위치를 오프 하면, 줌 모터(32)가 렌즈 배럴 수납 방향으로 구동되어, 줌 렌즈 배럴(1)은 전술한 렌즈 배럴 조출 동작과 반대인 렌즈 배럴 수납 동작을 행하게 되고, 그에 따라 줌 렌즈 배럴(1)을 도 1에 도시된 렌즈 배럴 수납 상태로 복귀시키게 된다.

줌 렌즈 배럴(1)이 도 2에 도시된 촬영 상태에 있을 때에는, 한 세트의 셔터 블레이드(S)가 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 후방에 위치하게 된다. 줌 렌즈 배럴(1)이 촬영 상태로부터 도 1에 도시된 렌즈 배럴 수납 상태로 이동할 때에는, 셔터 유 닛(15)이, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8) 내에서, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)에 대해 상대적으로 전방으로 이동하게 되고, 제2 렌즈 그룹(LG2)의 일부와 한 세트의 셔터 블레이드(S)가 광축(O)에 수직인 동일 평면 내에 놓이게 된다. 또한, 줌 렌즈 배럴(1)이 렌즈 배럴 수납 상태에 있을 때에는, 한 세트의 보호 배리어 블레이드(17)는 폐쇄된다. 한 세트의 보호 배리어 블레이드(17)는, 줌 렌즈 배럴(1)이 촬영 상태로 조출되게 되는 줌 렌즈 배럴(1)의 조출 동작에 따라, 개방된다.

제 3 렌즈 그룹(LG3)을 지지하는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 줌 모터(32)에 의해 행해지는 제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 전술한 구동 동작과는 독립적으로 AF 모터(30)에 의해 광축(O) 방향으로 전후 이동될 수 있다. 또한, 줌 렌즈 배럴(1)이 광각단으로부터 망원단까지의 임의의 초점 거리의 촬영 상태에 있을 때, 예컨대 줌 렌즈 배럴(1)이 장착되는 카메라에 구비되는 측거 장치(도시 안됨)에 의해 얻어진 피사체 거리 정보에 따라 AF 모터(30)를 구동시키는 것에 의해, 제 3 렌즈 그룹(LG3)을 지지하는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 광축 방향을 따라 이동하여, 포커싱 동작을 실행하게 된다.

제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 위치를 제어하기 위한 위치 제어 기구의 세부를 이하에서 설명한다. 전술한 바와 같이, 하우징(22)에, 원통부(22a)의 바깥쪽에 위치되도록 AF 기구 장착부(22c)가 형성되고, 하우징(22)에, AF 기구 장착부(22c)에 위치되어 AF 기구 장착부(22c)에 대향하도록 전방 벽부(22d)가 형성되어 있다. AF 모터(30)는 고정 나사(33)에 의해 AF 기구 장착부(22c)의 전방에 고정되어, 이 AF 모터(30)의 회전축에 고정된 피니언(30a)이 AF 기구 장착부(22c)의 후면측으로 부터 후방으로 돌출한다(도 6 참조). AF 기구 장착부(22c)의 후면측에는, 피니언(30a)에 맞물리는 중간 기어(34)와 이 중간 기어(34)에 맞물리는 구동 기어(35)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 구동 기어(35)는 리드 나사(나사 축/구동 기구의 한 요소)(36)의 후방 단부에 고정되어 있다. AF 모터(30)의 회전축의 회전은, AF 구동 기구의 감속 기어 열을 구성하는 피니언(30a), 중간 기어(34) 및 구동 기어(35)를 통해 리드 나사(36)로 전달된다. 리드 나사(36)의 전방 단부는 하우징(22)의 전방 벽부(22d)에 형성된 전방 축 구멍(23b)에 그리고 리드 나사(36)의 후방 단부는 촬상 소자 홀더(23)에 형성된 후방 축 구멍(23b)(도 8 참조)에 회전가능하게 지지되도록 끼워맞춤되고, 이에 의해, 리드 나사(36)는 광축(O)과 대략 평행한 회전 축 상에서 자유롭게 회전할 수 있다.

제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 가이드 암부(51b)의 반경 방향으로 외측 단부에는, 너트 맞닿음부(51f)가 구비되어 있다. 이 너트 맞닿음부(51f)를 통해 리드 나사(36)가 삽입되는 관통 구멍이 형성되어 있다. 리드 나사(36)와 나사 결합되는 AF 너트(구동 기구의 한 요소)(37)가 너트 맞닿음부(51f)의 전방에 설치되어 있다. AF 너트(37)는, 회전 방지 오목부(37a)와 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 회전 방지 돌기(51g)(도 8 및 도 9 참조)의 걸어맞춤과 회전 방지 돌기(37b)와 하우징(22)에 형성된 회전 방지 오목부(도시 안됨)의 걸어맞춤에 의해, 회전하는 것이 규제되어 있다. 리드 나사(36)를 정방향으로 또는 역방향으로 회전시키면, AF 너트(37)는 리드 나사(36)와 함께 회전하는 일 없이 광축(O)과 평행한 방향으로 전후 이동하게 된다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 가이드 암부(51b)의 반경 방향으로 외측 단 부 근처의 한 쌍의 가이드 홀(51d) 사이에, 광축(0)과 대략 평행한 평면 형상으로 형성된 직립 벽부(51k)를 구비하고 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 이 직립 벽부(51k) 상에, 직립 벽부(51k)로부터 측방으로 돌출한 스프링 후크(51h)를 구비하고 있다. 스프링 후크(돌기)(51h)는, 그것의 전방 단부가 광축 방향으로 후방을 향하도록 절곡된 L자 모양의 돌기로 형성되어 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 스프링 후크(51h) 후방의 직립 벽부(51k)의 측부에, 반원 단면부(51m)를 구비하고 있다.

줌 렌즈 배럴(1)은, 그 내부에, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 광축(O)을 따라 이동시키는 방향으로 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 바이어싱력을 주는 바이어싱 장치로서 기능하는 토션 스프링(38)을 구비하고 있다. 토션 스프링(38)은 코일부(요동 중심부)(38a)를 가지고 있다. 이 코일부(38a)는 하우징(22) 상에 형성된 스프링 지지 돌기(요동 운동 지지 돌기)(22j)에 의해 지지된다. 스프링 지지 돌기(22j)는, 원통형 돌기 형상으로 되어 있고, 광축(O)에 평행한 수직 방향으로 평면(P1)(광축(O)을 포함하는 수직 평면(P1))(도 11 및 도 23 참조)과 대략 직교하는 방향으로 뻗어 있는 축선을 가지고서, 원통부(22a)의 외면에 형성되어 있다. 토션 스프링(38)의 코일부(38a)는, 스프링 지지 돌기(22j)의 중심을 통해 형성된 나사 구멍에 고정 나사(39)를 조임으로써 스프링 지지 돌기(22j)로부터의 빠짐이 방지된 상태에서, 스프링 지지 돌기(22j)의 원통형 외면 상에 유지된다. 스프링 지지 돌기(22j)에 유지된 코일부(38a)의 중심 축선은 스프링 지지 돌기(22j)의 중심 축선과 대략 일치한다.

토션 스프링(38)은, 짧은 지지 암부(제 2 암부)(38b)와 긴 바이어싱 암부(암/제 1 암부)(38c)를 구비하고 있고, 이 짧은 지지 암부(38b)와 긴 바이어싱 암부(38c)의 각각은 코일부(38a)로부터 반경 방향으로 바깥쪽으로 돌출하여 있다. 짧은 지지 암부(38b)는 스프링 지지 돌기(22j) 부근의 하우징(22)에 형성된 스프링 후크(돌기)(22k)(도 13 참조)에 걸려 있다. 한편, 바이어싱 암부(38c)의 자유 단부는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 스프링 후크(51h)에 걸려 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 직립 벽부(51k)와 반원 단면부(51m)는, 스프링 후크(51h)와 바이어싱 암부(38c)가 걸어맞춤되었을 때에, 바이어싱 암부(38c)가 스프링 후크(51h) 외의 다른 근방의 부분과 접촉하는 것을 방지하는 기능도 가진다. 바이어싱 암부(38c)는, 코일부(38a)의 축선에 대략 일치하는 요동 축(38x)을 중심(지점(支點))으로 하여 요동할 수 있는(즉 수직 평면(P1)에 대략 평행한 요동 평면 내에서 요동할 수 있는) 가력부(force-applied portion)로서 기능한다. 즉, 바이어싱 암부(38c)는 광축(O)에 대략 직교하는 요동 축(38x)을 중심으로 요동가능하다.

바이어싱 암부(38c)가 스프링 후크(51h)에 걸려 있지 않은 자유 상태에 있을 때에는, 바이어싱 암부(38c)는 도 13의 도면 부호 38c(F)로 표시된 이점 쇄선에 의해 도시된 바와 같이 도 13에 대해 코일부(38a)로부터 아래로 수직으로 뻗어 있다. 이 상태로부터, 바이어싱 암부(38c)를 도 13의 38c(F)에 대해 반시계 방향으로 대략 절반만큼 회전시켜, 이 바이어싱 암부(38c)의 자유 단부의 일부분을 스프링 후크(51h)의 광축 방향 후방면에 걸면, 토션 스프링(38)의 탄성 변형(뒤틀림) 량이 증가하고, 토션 스프링(38)의 탄성은, 바이어싱 암부(38c)가 스프링 후크(51h)를 광축 방향 전방을 향한 방향으로 가압하는 하중으로서, 스프링 후크(51h)에 작용한다. 즉, 토션 스프링(38)은, 그것의 광축 방향 전방을 향한 바이어싱력이 바이어싱 암부(38c)를 통해 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 가해지는 가력 상태(force-applied state)로 된다.

이런 방식으로, 토션 스프링(38)에 의해 광축 방향 전방을 향해 바이어싱력이 가해지는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 너트 맞닿음부(51f)의 AF 너트(37)에 대한 맞닿음에 의해, 전방 이동이 규제된다. 즉, 도 9, 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은 토션 스프링(38)의 바이어싱력에 의해 너트 맞닿음부(51f)가 AF 너트(37)에 접촉된 상태로 유지되고, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 광축 방향 위치는 AF 너트(37)에 의해 정해진다. AF 너트(37)는, AF 모터(30)의 피니언(30a)을 정방향 및 역방향으로 회전시키는 것에 의해, 리드 나사(36)를 통해 광축(O)과 평행한 방향으로 전후로 이동되기 때문에, 결과로서, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 광축 방향 위치는 AF 모터(30)의 구동 방향과 구동량에 따라 제어된다. 예컨대, AF 모터(30)에 의해 전방으로 AF 너트(37)를 이동시키면, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은 토션 스프링(38)의 바이어싱력에 의해 AF 너트(37)의 전방 이동을 추종하여, AF 너트(37)의 전방 이동량만큼 전방으로 이동한다. 역으로, AF 너트(37)를 그것의 전방 이동 위치로부터 후방으로 이동시키면, AF 너트(37)는 너트 맞닿음부(51f)를 후방으로 가압하게 되어, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은 토션 스프링(38)의 바이어싱력에 대항하여 후방으로 이동된다.

하우징(22)에는, AF 모터(30)에 의해 이루어지는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51) 의 광축 방향 후방 이동단을 검출하는 원점 위치 센서(40)가 설치되어 있다. 원점 위치 센서(40)는 투광부(light emitter)와 수광부(light receiver)를 가지는 U-자형 단면 형상의 보디를 구비한 포토 인터럽터로 이루어져 있고, 투광부와 수광부는 그들 사이에 소정의 거리를 두고 보디 상에 구비되어 있으며, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)과 일체로 형성된 센서 인터럽트 플레이트(51i)가 투광부와 수광부 사이를 통과할 때, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 그것의 후방 이동단에 위치하고 있다고 검지된다. AF 모터(30)는 스테핑 모터이다. 포커싱 동작이 행해질 때의 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 이동량은, 후방 이동단을 원점 위치로 하여, AF 모터(30)를 구동하는 구동 스텝수로서 연산된다.

AF 모터(30)에 제어되는 가동 범위에 있어서의 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 후방 이동단이 도 13에 실선으로 나타내져 있고, AF 모터(30)에 의해 제어되는 가동 범위에 있어서의 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 전방 이동단이 도 13에 이점 쇄선으로 나타내져 있다. 도 15A는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 광축 방향 위치 변화에 따른 토션 스프링(38)의 하중의 변동을 나타내고 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 후방 이동단에 위치한 때의 자유 상태에서의 위치로부터의 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)의 요동각의 크기는 θmax로 나타내져 있고, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 전방 이동단에 위치한 때의 자유 상태에서의 위치로부터의 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)의 요동각의 크기는 θmin으로 나타내져 있다(도 13 참조). 그리고, 이 요동 각 θmin과 θmax에 대응하는 토션 스프링(38)의 하중이 각각 Fmin과 Fmax로 나타내진다. 도 13에서 알 수 있는 바와 같이, 토 션 스프링(38)이 전술한 가력 상태에 있을 때, 최소 요동각(θmin)과 최대 요동각(θmax) 사이의 각 변위량(θv)은, 토션 스프링(38)의 자유 상태로부터 토션 스프링(38)이 가력 상태로 될 때까지의 범위인 최소 요동각(θmin)보다 훨씬 작다. 그 때문에, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 가동 범위에 있어서의 최소 하중(Fmin)으로부터 최대 하중(Fmax)까지의 변동은 최소로 감소될 수 있다.

도 14는 토션 스프링(38)이 광축(0)과 평행한 방향으로 신축하는 인장 스프링(38')에 의해 대체된 비교예를 도시하고 있다. 이 인장 스프링(38')의 한쪽 단부는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')(제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 대응됨)의 스프링 후크(51h')에 걸리고, 인장 스프링(38')의 다른쪽 단부는 하우징(22')(하우징(22)에 대응됨)의 스프링 후크(22j')에 걸려 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')은 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52')(제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)에 대응됨)을 따라 광축 방향으로 전후 이동가능하고, AF 모터(30')(AF 모터(30)에 대응됨)에 의해 제어되는 가동 범위 내에 있어서의 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')의 후방 이동단과 전방 이동단은 각각 실선과 이점 쇄선으로 나타내져 있다. 또한, 도 14에서, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')이 전방 이동단에 위치할 때의 하우징(22')의 스프링 후크(22j')와의 걸어맞춤 위치를 기준 위치로 한 인장 스프링(38')의 길이는 Lmin으로 나타내지고, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')이 후방 이동단에 위치할 때의 하우징(22')의 스프링 후크(22j')와의 걸어맞춤 위치를 기준 위치로 한 인장 스프링(38')의 길이는 Lmax로 나타내져 있다. 위치가 고정된 스프링 후크(22j')는 광학 요소 위치 제어 기구의 전방에 위치하고 있기 때문에, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')이 후방 이동단 에 있을 때, 인장 스프링(38')이 최대(Lmax)로 된다. 도 14에 도시된 Lf는, 인장 스프링(38')이 자유 상태에 있을 때의 인장 스프링(38')의 길이를 나타낸다.

도 15B는 도 14에 도시된 비교예에 있어서의 인장 스프링(38')의 하중 변동을 나타내고 있다. 도 15B의 Fmin'는 인장 스프링(38')의 길이가 Lmin일 때의 스프링 하중을 나타내고, 도 15B의 Fmax'는 인장 스프링(38')의 길이가 Lmax일 때의 스프링 하중을 나타내고 있다. 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 최소 길이(Lmin)와 최대 길이(Lmax) 사이의 변위(Lv2)(광축 방향 전방을 향한 인장 스프링(38')의 바이어싱력이 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')에 주어지고 있는 가력 상태에 있어서의)가 길이(LF)(인장 스프링(38')이 자유 상태에 있을 때의 길이)로부터 인장 스프링(38')이 가력 상태로 될 때까지의 변위(Lv1)보다 훨씬 더 크다. 인장 스프링(38')의 하중의 크기는 인장 스프링(38')의 길이 변화에 비례하여 변동하기 때문에, 인장 스프링(38')에 있어서는, 인장 스프링(38')의 길이가 최소 길이(Lmin)일 때의 하중(Fmin')와 인장 스프링(38')의 길이가 최대 길이(Lmax)일 때의 하중(Fmax')의 차이가 극도로 커지게 된다. 그리고, 최대 하중(Fmax')에 대응하기 위해, AF 모터(30')는 강력한 모터가 되는 것이 필요하다.

하중 변동을 억제하기 위해, 즉 최대 길이(Lmax)와 최소 길이(Lmin) 사이의 인장 스프링(38')의 길이 차이를 감소시키기 위해, 인장 스프링(38')으로서 자유 상태에서 보다 더 긴 길이를 가진 인장 스프링을 채택하는 것을 고려해 볼 수 있다. 하지만, 인장 스프링(38')으로서 그와 같이 긴 인장 스프링이 채택되면, 그만큼 큰 스페이스가 필요하게 될 것이고, 이는 줌 렌즈 배럴의 소형화의 요구에 반하 게 된다. 도 14에 도시된 비교예는, 인장 스프링(38')을 제외하고는 도 13에 도시된 실시형태와 구조에 있어 실질적으로 동일하다. 인장 스프링(38')으로서 보다 더 긴 길이를 가진 인장 스프링을 채택하게 되면, 수납 상태의 줌 렌즈 배럴의 전방 단부의 위치(하우징(22')의 전방 단부의 위치와 대략 대응됨)보다 전방(도 14에서 우측)에 스프링 후크(22j')가 구비되어져야만 한다. 즉, 인장 스프링(38')으로서 보다 더 긴 길이를 가진 인장 스프링을 채택하면, 수납 상태에서의 줌 렌즈 배럴의 길이의 증가를 야기시키게 된다. 이 점에서, 도 14의 비교예에 있어서의 인장 스프링(38')에는 줌 렌즈 배럴의 구조상 가능한 최대 길이가 주어진 것이고, 따라서, 현재의 수납 상태에서의 줌 렌즈 배럴의 사이즈를 유지하면서, 하중 변동을 도 15B에 나타낸 정도보다 더 작게 억제하는 것은 곤란하므로, 줌 렌즈 배럴의 소형화에 대한 요구와 하중 변동의 억제에 대한 요구의 양자 모두를 동시에 충족시키는 것은 불가능하다.

제 3 렌즈 그룹 프레임(51')의 가동 범위를 작게 하면(제 3 렌즈 그룹 프레임(51')의 후방 이동단을 도 14의 실선으로 도시한 것보다 전방으로 설정하면), 자유 상태에서의 인장 스프링(38')의 길이를 증가시킬 필요 없이 인장 스프링(38')의 최대 하중을 감소시킬 수 있지만, 그와 같은 제 2 렌즈 그룹 프레임(51')의 가동 범위의 감소는 제 3 렌즈 그룹(LG3)의 가동 범위를 제한하게 되는 것이 불가피하므로, 필요한 광학 성능을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')의 가동 범위를 축소시키는 것은 실용적이지 않다.

도 14에 도시된 비교예에서는 인장 스프링(38')이 이용된 것이지만, 인장 스 프링(38')이 압축 스프링으로 대체되어도 동일한 문제가 발생한다. 즉, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')을 바이어싱하기 위한 스프링 부재가 인장 스프링인지 압축 스프링인지에 상관 없이, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')의 전후 이동 방향으로 신축하는 스프링 부재가 제 3 렌즈 그룹 프레임(51')과 고정 부재(하우징(22')) 사이에 직접적으로 접속되어 있는 특정 바이어싱 구조에서는, 줌 렌즈 배럴의 소형화와 스프링 부재의 하중 변동의 억제 사이의 밸런스를 성취하는 것은 어렵다.

이것에 대해, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 바어이싱하기 위한 바이어싱 장치로서 토션 스프링(38)을 이용하는 전술한 본 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구에 있어서는, 도 15A의 그래프와 도 15B의 그래프의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 배치 스페이스와 동일한 치수의 배치 스페이스에 토션 스프링(38)이 설치되면서도, 토션 스프링(38)의 하중 변동은 비교예의 하중 변동보다 훨씬 작고, 스프링의 최대 하중도 비교예보다 훨씬 작다. 그 결과, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 구동에 필요한 에너지가 낮은 레벨에서 평균화되고, 이는 AF 모터(30)의 전력 소비를 감소시키는 것을 가능하게 해준다. 다시 말해, AF 모터(30)로서 전력 절감형 AF 모터가 채택될 수 있다. 또한, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 이동에 따른 하중 변동이 작기 때문에, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 전체 이동 범위에 걸쳐 원활하게 구동될 수 있고, 게다가, AF 모터(30)로부터 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)으로 구동력을 전달하는 구동 기구로부터의 소음도 쉽게 발생하지 않는다.

전술한 바와 같이, 토션 스프링(38)에 있어서는, 가력 상태에 있어서의 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 전방 이동단과 후방 이동단 사이의 바이어싱 암부(38c)의 각 변위량(θv)이, 자유 상태로부터 토션 스프링(38)이 가력 상태로 될 때까지의 바이어싱 암부(38c)의 최소 요동각(θmin)보다도 작고, "θv/θmin < 1" 이라는 조건식이 충족되고, 이는 가력 상태에서의 하중 변동을 최소화한다. 도 13에 도시된 실시형태에 있어서는, 최소 요동각(θmin)의 크기가 대략 반회전으로 설정되어 있지만, 전술한 조건식의 분모로서의 역할을 하는 최소 요동각(θmin)의 값을 증가시키는 것에 의해(최소 요동각(θmin)이 증가함에 따라 최대 요동각(θmax)도 증가하기 때문에, 각 변위량(θv)은 일정), 가력 상태의 작용 구간에서의 바이어싱 암부(38c)의 각 변위량(θv)이 상대적으로 작게 될 수 있고, 이는 토션 스프링(38)의 최대 하중과 최소 하중 사이의 차이를 보다 더 감소시키는 것을 가능하게 해준다. 조건식 "θv/θmin < 1"을 충족시키는 것으로 하중 변동이 효과적으로 억제되지만, 조건식 "θv/θmin < 0.5"이 충족되면 더 나은 효과가 얻어진다. 최소 요동각(θmin)의 값을 증가시키는 실제적인 기법으로서, 바이어싱 암부(38c)를 그것의 자유 상태에서 코일부(38a)를 중심으로(요동 축(38x)을 중심으로) 360도 이상 비튼 후에, 바이어싱 암부(38c)를 스프링 후크(51h)에 걸어맞출 수도 있다. 토션 스프링(38)은, 코일부(38a)(요동 축(38x))를 중심으로 한 회전 방향의 탄성 변형량이 증가되어도, 그것의 크기는 실질적으로 변하지 않기 때문에, 자유 상태에서의 더 긴 길이를 가지는 인장 스프링 또는 압축 스프링이 채택되는 비교예에서의 전술한 경우와는 달리, 토션 스프링(38)의 설치 스페이스는 증가될 필요가 없다. 스프링의 강선의 두께와 같은 조건이 동일하다면, 자유 상태로부터 토션 스프링(38)이 가력 상태로 되기까지의 토션 스프링(38)의 탄성 변형량이 증가하면, 토션 스프 링(38)의 하중도 평균적으로 증가하므로, 토션 스프링(38)의 탄성 변형량은 최대 하중이 과대하게 되지 않는 범위 내에서 설정된다.

또한, 토션 스프링(38)의 하중 변동을 최소화하고 있는 인자들 중의 하나로는 바이어싱 암부(38c)가 그것의 요동 중심으로 하는 코일부(38a)로부터 제 3 렌즈 그룹 프레임(51) 상의 가력 지점(작용점)까지의 바이어싱 암부(38c)의 길이도 있다. 바이어싱 암부(38)의 요동 축(38x)으로부터 가력 지점까지의 거리가 커질수록, 즉 토션 스프링(38)의 자유 단부 부근의 요동 동작의 회전 반경이 커질수록, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 단위 변위당의 바이어싱 암부(38c)의 변위 각(θv)은 작아지고, 이에 의해, 스프링 하중의 변동을 억제할 수 있다. 도 11 및 도 23에 도시된 바와 같이, 토션 스프링(38)의 요동 축(38x)과 대략 평행하고, 광축(0)을 포함하는 수평 평면(P2)을 가상하면, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 바이어싱 암부(38c)가 걸어맞춤되는 곳인 스프링 후크(51h)는 수평 평면(P2)보다 위쪽의 영역에 위치하고 있다. 한편, 토션 스프링(38)의 요동 축으로서 기능하는 코일부(38a)를 지지하는 하우징(22)의 스프링 지지 돌기(22j)는 수평 평면(P2)보다 하측의 영역에 위치하고 있다. 그 때문에, 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)는 수평 평면(P2)를 가로질러 수직 방향으로 길게 뻗어 있다. 토션 스프링(38)이 줌 렌즈 배럴(1) 내에서 회전 가능한 캠 링(11)의 반경 방향 바깥쪽에 설치되어 있기 때문에, 캠 링(11)에 의해 구동되는 제 1 렌즈 그룹(LG1) 또는 제 2 렌즈 그룹(LG2)에 관계된 임의의 가동 부재와 바이어싱 암부(38c)가 간섭하는 일 없이, 바이어싱 암부(38c)에 그와 같은 긴 길이가 주어지는 것이 가능하다.

또한, 줌 렌즈 배럴(1)의 정면 투영 형상과 관련해서도, 토션 스프링(38)을 포함한 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 위치를 제어하는 위치 제어 기구가 스페이스 절약 방식으로 설치되어 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제 3 렌즈 그룹 가이드 축(52)(제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 가이드 기구의 한 요소), AF 너트(37), AF 모터(30) 및 리드 나사(36)(제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 구동 기구의 요소들)와 같은 줌 렌즈 배럴(1)의 요소들은 수평 평면(P2)보다 위쪽에서 하우징(22)의 원통부(22a)의 외주면을 따라 형성된 대략 삼각형의 스페이스 내에 설치되어 있다. 토션 스프링(38)의 코일부(38a)는 수평 평면(P2)보다 아래쪽에 형성된 또다른 대략 삼각형의 스페이스 내에 지지되어 있다. 수평 평면(P2) 위 아래에 각각 형성된 상술한 2개의 대략 삼각형의 스페이스들은 수평 평면(P2)에 대해 대략 대칭적으로 위치하고 있다. 줌 렌즈 배럴(1)이 탑재되는 카메라와 같은 광학 기기의 정면 투영 형상은 직사각형 형상(예컨대 직사각형 하우징을 가진)을 기준으로 하는 것이 많지만, 상기와 같은 형태는, 카메라의 직사각형 하우징 부분과 원통형 하우징부(22a)의 외주면 사이의 데드 스페이스에 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 위치를 제어하는 위치 제어 기구를 효율적으로 수용하는 것을 가능하게 해준다. 또한, 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)는, 하부의 삼각형 스페이스로부터 상부의 삼각형 스페이스를 향해, 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)가 원통부(22a)의 외주면에 대해 거의 접선이 되는 식으로, 원통부(22a)에 근접하여 길게 뻗어 있다. 그 때문에, 원통부(22a)의 바깥쪽에 토션 스프링(38)을 설치해도, 줌 렌즈 배럴(1)의 좌우 방향 폭에는 거의 영향을 주지 않는다.

이상과 같이, 상술한 본 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구에 있어서의 토션 스프링(38)에 의한 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 바이어싱 기구는, 줌 렌즈 배럴(1)의 소형화, 특히 수납 상태에서의 줌 렌즈 배럴의 길이의 단축화에 기여하면서, AF 모터(30)의 부하를 경감시켜, AF 모터(30)의 전력 소비의 감소를 성취할 수 있다.

도 16과 도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 제 2 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구를 아래에 설명한다. 제 1 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구에서는, 리드 나사(36)와 AF 너트(37)에 의해 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 이동이 제어되고 있다. 하지만, 제 2 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구에서는, 렌즈 그룹(LG)을 유지하는 렌즈 프레임(광학 요소 유지 부재)(151)을 구동하는 구동 기구의 하나의 요소로서, 리드 나사 대신에, 리드 캠 축(구동 기구의 한 요소/가이드 부재)(136)을 이용하고 있다. 렌즈 프레임(151)은, 광축(O)에 평행하게 뻗어 있는 가이드 축(진퇴 이동 가이드 부재)(152)과 회전 방지 축(153)에 의해, 광축(O)과 평행한 방향으로 직진 안내된다. 가이드 축(152)은 렌즈 프레임(151)의 원통부(151a)를 통해 형성된 가이드 홀 내로 슬라이딩 가능하게 삽입되고, 회전 방지 축(153)은, 원통부(151a)와는 렌즈 프레임(151) 반대측인 렌즈 프레임(151) 부분에 형성된 회전 방지 홈(151d)에 슬라이딩 가능하게 걸어맞춤되고, 회전 방지 홈(151d)과 원통부(151a)는 광축(O)에 대해 대략 대칭적으로 위치하고 있다. 가이드 핀(구동 기구의 한 요소/팔로우어)(151b)이 가이드 축(152)에 의해 안내되는 원통부(151a)로부터 돌출하고 있다. 가이드 핀(151b)은 리드 캠 축(136)의 외주면에 형성된 리드 홈(136a)에 걸어맞춤하고 있다. 리드 홈(136a)은 광축(O) 방향에 대해 경사진 한쌍의 축방향 대향 가이드 면을 포함하고 있고, 이 한쌍의 축방향 대향 가이드 면과 가이드 핀(151b) 사이에는, 가이드 핀(151b)의 슬라이딩을 가능하게 해주는 소정의 클리어런스가 생성되어 있다. 리드 캠 축(136)의 일단부에는 기어(135)가 구비되어 있다. 이 기어(135)를 통해 모터(구동 기구의 한 요소)(130)에 의해 리드 캠 축(136)에 토크를 주면, 리드 캠 축(136)은 광축(O)과 평행한 회전 축을 중심으로 회전하게 된다. 그 결과, 가이드 핀(151b)가 리드 홈(136a)의 한쌍의 축방향 대향 가이드 면 상에서 슬라이딩하면서 안내되고, 이는 렌즈 프레임(151)이 광축 방향으로 이동하게 한다.

토션 스프링(바이어싱 장치)(138)은 원통형 스프링 지지 돌기(요동 운동 지지부)(122j)의 외주면에 의해 지지되고, 토션 스프링(138)의 코일부(요동 중심부)(138a)가 스프링 지지 돌기(122j) 상에 끼워맞추어져 있고, 코일부(138a)의 축선이 광축(0)과 직교하는 방향으로 뻗어 있다. 스프링 지지 돌기(122j)의 위치는 고정이다. 토션 스프링(138)은 지지 암부(제 2 암부)(138b)와 바이어싱 암부(암/제 1 암부)(138c)를 가지고 있고, 지지 암부(138b)와 바이어싱 암부(183c)의 양자 모두는 코일부(138a)로부터 바깥쪽으로 돌출하고 있고, 지지 암부(138b)는 고정 돌기(122k)에 걸어맞춤되어 있는 한편, 바이어싱 암부(138c)의 자유 단부는 렌즈 프레임(151)의 스프링 후크(돌기)(151c)에 걸어맞춤되어 있다. 이 스프링 걸어맞춤 상태에서, 토션 스프링(138)의 바이어싱 암부(138c)는, 광축(O)에 대해 대략 직교하고 스프링 지지 돌기(122j)에 의해 지지된 코일부(138a)의 축선과 대략 일치하는 요동 축(138x)을 중심으로 요동할 수 있고, 렌즈 프레임(151)을 광축 방향 전방(도 l6의 왼쪽 방향)으로 바이어싱한다. 이 바이어싱력에 의해, 가이드 핀(151b)이 리드 홈(136a)의 한쌍의 축방향 대향 가이드 면 중의 광축 방향 전방에 가까운 하나의 가이드 면에 대해 가압되게 되어, 가이드 핀(151b)과 리드 홈(136a) 사이의 백래시를 제거한다. 스프링 후크(151c)는 원통부(151a)의 길이 방향의 대략 중심에 형성되어 있기 때문에, 스프링 후크(151c)가 토션 스프링(138)의 하중을 받았을 때, 원통부(151a)에 작용하여 가이드 축(152)에 대해 원통부(151a)를 경사지게 하는 경사 모멘트가 발생하기 어렵고, 이는 렌즈 프레임(151)의 원활한 광축 방향 이동을 보장한다.

토션 스프링(138)에 의하면, 제 1 실시형태의 토션 스프링(38)과 마찬가지로, 모터(130)와 리드 캠 축(136)을 통해 렌즈 프레임(151)이 광축 방향 전후로 이동될 때에, 가력 상태에서의 스프링 하중의 변동을 감소시킬 수 있고, 모터(130)의 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 토션 스프링(38)을 포함하여 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 제어하는 위치 제어 기구와 마찬가지로, 토션 스프링(138)이 자유 상태에서 가력 상태로 될 때, 바이어싱 암부(138c)의 회전량이 변화되더라도, 토션 스프링(138)의 설치 스페이스가 증대하지 않으며, 따라서, 토션 스프링(138)을 포함하여 렌즈 프레임(151)의 위치를 제어하는 위치 제어 기구도 스페이스 절약 방식으로 설치된다. 그리고, 도 16 및 도 17에 도시된 제 2 실시형태로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 광학 요소 유지 부재에 대한 바이어싱 장치의 용도는 제 1 실시형태에서와 같이 전후 이동 부재의 구동 작용에 직접적으로 관계되는 것으로 한정되는 것이 아니며, 바이어싱 장치는 토션 스프링(138)과 같이 백래시를 제거하기 위한 것으로도 이용될 수 있다. 렌즈 프레임(151)과 같은 유지 부재를 구동하기 위한 구동 기구로서는, 본 발명은 리드 홈(136)과 가이드 핀(151b)의 조합체와 같은 홈과 돌기의 조합체를 사용하는 전술한 특정 구조에만 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 페이스 캠(단면 캠) 등의 구조도 가능하다. 요컨대, 본 발명은 구동 기구가 가이드 면과 이 가이드 면에 슬라이딩 접촉하는 팔로우어 사이의 백래시를 제거하는 것이 요구되는 타입이기만 하다면 폭넓게 적용 가능하다.

전술한 제 1 실시형태에서는 단일의 토션 스프링으로 된 토션 스프링(38)이 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 바이어싱하는 바이어싱 장치이고, 전술한 제 2 실시형태에서는 단일의 토션 스프링으로 된 토션 스프링(138)이 렌즈 프레임(151)을 바이어싱하는 바이어싱 장치이다. 하지만, 바이어싱 장치가 광학 요소 유지 부재에 의해 유지된 광학 요소의 광축에 대략 직교하는 요동 축을 중심으로 요동할 수 있는 요동 가능한 가력부(암)를 통해 광학 요소 유지 부재(51 또는 151)에 바이어싱력을 부여한다는 요건을 바이어싱 장치가 충족한다면, 바이어싱 장치는 그와 같은 단일의 토션 스프링으로 한정되는 것은 아니다.

도 18 내지 도 22를 참조하여, 다른 바이어싱 장치를 사용하는 제 3 내지 제 5 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구를 아래에 설명한다. 아래에 설명하는 각 실시형태는, 바이어싱 장치와 그것에 관계된 구조를 제외하고는, 제 1 실시형태와 구조가 유사하며, 제 1 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 요소와 유사한 요소는 동일한 도면부호로 나타내지고, 동일한 부재명이 주어진다.

도 18 내지 도 20에 도시된 제 3 실시형태에서는, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 바이어싱하기 위한 바이어싱 장치는 요동 레버(암/레버)(70)와 토션 스프링(레버 바이어싱 부재)(238)의 조합체로 구성되어 있다. 하우징(22)은 그것으로부터 횡방향으로 돌출한 요동 지지 돌기(요동 운동 지지부/요동 중심부)(22m)를 구비하고 있고(따라서 요동 지지 돌기(22m)의 축선은 수직 평면(P1)에 대략 직교하는 방향으로 뻗어 있다), 요동 레버(70)는 그 한쪽 단부에 요동 지지 돌기(22m)가 삽입되는 샤프트 홀(70a)을 구비하고 있어, 요동 레버(70)는, 요동 지지 돌기(22m)를 중심으로 자유롭게 회전가능하고, 광축(O)에 대략 직교하고 요동 지지 돌기(22m)의 축선에 대략 일치하는 요동 축(70x)을 중심으로 요동가능하다. 요동 레버(70)의 다른쪽 단부는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 형성된 레버 걸어맞춤 돌기(51j)에 걸어맞춤되어 있다. 요동 지지 돌기(22m)의 외주면에는 토션 스프링(238)의 코일부(238a)가 끼워맞춤되어 지지되고 있다. 토션 스프링(238)은, 각각이 코일부(238a)로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 있는 지지 암부(레버 바이어싱 부재의 제 2 암부)(238b)와 바이어싱 암부(레버 바이어싱 부재의 제 1 암부)(283c)가 하우징(22)의 고정 돌기(스프링 걸음부)(22n)와 요동 레버(70)의 요동 지지 돌기(22m) 근처의 부분에 각각 걸음된 상태로, 요동 레버(70)를 도 20의 시계 방향으로 바이어싱하고 있다. 이 요동 레버(70)에 대한 토션 스프링(238)의 바이어싱력은 레버 걸어맞춤 돌기(51j)를 통해 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 광축 방향 전방으로 가압하도록 작용한다.

요동 레버(70) 그 자체는 요동 방향으로의 탄성을 가지고 있지 않다. 하지 만, 토션 스프링(238)으로부터 요동 레버(70)에 바이어싱력이 주어지는 것에 의해, 토션 스프링(238)의 바이어싱 암부(238c)와 요동 레버(70)의 조합체가 사실상, 제 1 실시 형태의 광학 요소 위치 제어 기구에 있어서의 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)나 제 2 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구에 있어서의 바이어싱 스프링(138)의 바이어싱 암부(138c)와 유사한 요동 가능한 가력부로서 기능한다. 그 때문에, 앞서의(제 1 및 제 2) 실시형태에 있어서의 바이어싱 장치와 같이, 바이어싱 장치가 광축 방향으로 스페이스 절약 방식으로 배치될 수 있으면서도, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 대한 가력 상태에서의 하중 변동을 감소시킴으로써, AF 모터(30)의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 이 제 3 실시형태와 달리, 토션 스프링(238)의 코일부(138a)를 요동 레버(70)의 요동 지지 돌기(22m)와 다른 지지부에 의해 지지시키는 것도 가능하다.

도 21에 도시된 제 4 실시형태는, 제 3 실시형태에서 채택된 요동 레버(70)를 바이어싱하는 바이어싱 부재로서의 토션 스프링(238)을 인장 스프링(레버 바이어싱 부재)(338)으로 대체한 것만을 제외하면, 도 18 내지 도 20에 도시된 제 3 실시형태와 유사하다. 요동 레버(70)는, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 레버 걸어맞춤 돌기(51j)와 걸어맞춤되는 방향으로 요동 레버(70)의 피벗부(샤프트 홀(70a)로부터 뻗어 있는 메인 암(70b)을 구비하고 있고, 또한 메인 암(70b)의 연장 방향과 대략 반대 방향으로 요동 레버(70)의 피벗부(샤프트 홀(70a)로부터 뻗어 있는 스프링 걸음 암(스프링 검음부)(70c)을 구비하고 있다. 인장 스프링(338)은, 한쪽 단부와 다른쪽 단부가 스프링 걸음 암(70c)과 하우징(22)에 형성된 스프링 후크(22p) 에 각각 걸어맞춤된 상태로, 그것의 축선이 광축(O)과 대략 평행하게 뻗어 있도록 설치되어 있다. 요동 레버(70)에 있어, 요동 축(70x)으로부터 레버 걸어맞춤 돌기(51j)와 걸어맞춤하는 요동 레버(70)의 걸어맞춤부(E1)까지의 거리(D1)가 요동 축(70x)으로부터 인장 스프링(338)과 걸어맞춤하는 걸어맞춤부(E2)까지의 거리(D2)보다 더 크다. 즉, D1 > D2의 관계에 있다. 메인 암(70b)과 스프링 걸음 암(70c)의 길이의 비율(레버비)에 의해, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 광축 방향으로의 단위 이동량당의 메인 암(70b) 측의 걸어맞춤부(E1)의 이동량(요동 축(70x)을 중심으로 한 걸어맞춤부(E1)의 회전량)이 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 광축 방향으로의 단위 이동량당의 스프링 걸음 암(70c) 측의 걸어맞춤부(E2)의 이동량(요동 축(70x)을 중심으로 한 걸어맞춤부(E2)의 회전량)보다 크다. 그 결과, 도 14와 도 21을 비교했을 때 알 수 있는 바와 같이, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 대한 가력 상태에서의 인장 스프링(338)의 최소 길이(Lmin)과 최대 길이(Lmax)의 사이의 변위(Lv3)가 도 14에 도시된 비교예의 변위(Lv2)보다 작게 되어, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 바이어싱하기 위한 바이어싱 장치로서 단일의 인장 스프링을 이용하는 경우보다 하중 변동을 더 작게 감소시킬 수 있으며, 따라서 최대 하중을 감소시키는 것에 의해 AF 모터(30)의 부하를 경감시키는 것이 가능하다.

도 22에 도시된 제 5 실시형태는, 제 4 실시형태의 인장 스프링(338)을 인장 방향이 다른 인장 스프링(레버 바이어싱 부재)(438)로 대체한 것만을 제외하면 도 21에 도시된 제 4 실시형태와 유사하다. 요동 레버(70)는 메인 암(70b)의 연장 방향에 대략 직교하는 방향으로 즉 메인 암(70b)에 대해 대략 직각으로 요동 암(70) 의 피벗부(샤프트 홀)(70a)로부터 돌출하는 스프링 걸음 암(70d)을 구비하고 있다. 인장 스프링(438)은, 그것의 한쪽 단부가 스프링 걸음 암(70d)에 걸어맞춤되고, 다른쪽 단부가 하우징(22)에 형성된 스프링 후크(22q)에 걸어맞춤된 상태로, 그것의 축선이 메인 암(70b)의 길이 방향에 해당하는 줌 렌즈 배럴의 대략 수직 방향으로 뻗어 있도록 설치되어 있다. 요동 레버(70)에 있어, 요동 축(70x)으로부터 레버 걸어맞춤 돌기(51j)와 걸어맞춤하는 요동 레버(70)의 걸어맞춤부(E1)까지의 거리(D1)가 요동 축(70x)으로부터 인장 스프링(438)과 걸어맞춤하는 요동 레버(70)의 걸어맞춤부(E3)까지의 거리(D3)보다 더 크다. 즉, D1 > D3의 관계에 있다. 따라서, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 광축 방향으로 전후 이동할 때에는, 메인 암(70b) 측의 걸어맞춤부(E1)의 이동량(요동 축(70x)을 중심으로 한 걸어맞춤부(E1)의 회전량)이 스프링 걸음 암(70d) 측의 걸어맞춤부(E3)의 이동량(요동 축(70x)을 중심으로 한 걸어맞춤부(E3)의 회전량)보다 크다. 그 결과, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 대한 가력 상태에서의 인장 스프링(438)의 최소 길이(Lmin)와 최대 길이(Lmax) 사이의 변위(Lv4)가 작게 되어(도 14에 도시된 비교예의 변위(Lv2)보다 작음), 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 바이어싱하기 위한 바이어싱 장치로서 단일의 인장 스프링을 이용하는 경우보다 하중 변동을 더 작게 감소시킬 수 있으며, 따라서 최대 하중을 감소시키는 것에 의해 AF 모터(30)의 부하를 경감시키는 것이 가능하다.

제 4 실시형태에서는, 요동 레버(70)의 메인 암(70b)의 길이(D1)와 스프링 걸음 암(70c)의 길이(D2)의 비가 조건식 D2 < D1/2를 충족시키는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제 5 실시형태에 있어서는, 요동 레버(70)의 메인 암(70b)의 길이(D1)와 스프링 걸음 암(70d)의 길이(D3)의 비가 조건식 D3 < D1/2를 충족시키는 것이 바람직하다.

제 4 및 제 5 실시형태로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)을 바이어싱하기 위한 바이어싱 장치로서 구비되는 요동 레버(70)에 의해, 토션 스프링 대신에 광축 방향으로 신축하는 인장 스프링이 채택되는 경우에도, 광축 방향으로 컴팩트하게 설계되는 구조로 인해 바이어싱 장치의 하중 변동을 감소시킬 수 있다. 이 관점으로부터, 제 4 또는 제 5 실시형태의 인장 스프링(338 또는 438)이 압축 스프링과 요동 레버의 조합체로 이루어지는 바이어싱 장치로 대체되는 경우에도, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서의 토션 스프링(38)의 지지 암부(38b), 제 3 실시형태에 있어서의 토션 스프링(238)의 지지 암부(238b), 제 4 및 제 5 실시형태에 있어서의 각각의 인장 스프링(338, 438)의 한쪽 단부는 각각 하우징(22)에 형성된 돌기(22k, 122k, 22n, 22p, 22q)에 걸어맞춤되고 있지만, 이들 돌기가 형성되는 부재는, 이 부재와 적어도 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 상당하는 광학 요소 유지 부재 사이에 광축 방향 상대 위치 변화가 있기만 한다면(상대 이동이 있기만 한다면), 하우징(22)과 같은 고정 부재에 한정되지 않고, 가동 부재가 될 수도 있다. 마찬가지로, 제 3 내지 제 5 실시형태에 있어서의 레버 부재(70)를 피벗하는 지지 부재도, 이 지지 부재와 적어도 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)에 상당하는 광학 요소 유지 부재 사이에 상대 위치 변화가 있기만 한다면, 하우징(22)과 같은 고정 부재에 한 정되지 않고, 가동 부재가 될 수도 있다.

전술한 줌 렌즈 배럴의 실시형태들 각각의 바이어싱 장치에 있어서는, 요동 축으로부터 광학 요소 유지 부재에 대한 가력부까지의 거리가 증가할수록, 바이어싱 장치의 하중 변동의 감소 효과가 증대된다. 하지만, 그 거리를 증가시키면 가력부의 길이도 증가하게 되어, 가력부가 렌즈 배럴의 다른 요소들과 간섭을 일으킬 가능성이 높아진다. 결과적으로, 바이어싱 부재는, 가동 부재들이 집중적으로 배치되는 렌즈 배럴의 반경 방향 중심부가 아니라, 렌즈 배럴의 반경 방향 바깥쪽 부분에 설치될 필요가 있다. 하지만, 바이어싱 장치를 렌즈 배럴의 반경 방향 바깥쪽 부분에 배치하면, 외측에서 바이어싱 장치와 접촉하는 근접한 요소들에 의한 변형의 가능성과 위치 오차가 발생할 가능성이 높아지기 때문에, 바이어싱 장치를 보호하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 렌즈 배럴의 하우징에 의해 바이어싱 장치를 보호하는 것이 어려운 경우가 있다.

예컨대, 제 1 실시형태의 광학 요소 유지 기구에 있어서는, 토션 스프링(38)을 하우징(22)의 원통부(22a) 바깥쪽에 위치시킨 상태에서, 바이어싱 암부(38c)의 길이를 증가시키는 것에 의해, 도 6에 도시된 바와 같이, 토션 스프링(38)이 하우징(22)에 의해 보호되지는 않지만, 바이어싱 장치의 하중 변동의 감소 효과가 얻어질 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 하우징(22)의 원통부(22a)의 내주면에는 그것의 거의 원주 방향 전역에 걸쳐 3개 한 세트의 캠 링 제어 홈(22g)이 형성되어 있다. 이런 구조로 인해, 원통부(22a)는 원주 방향으로 두절 부분이 없는 완전한 원통체일 필요가 있다. 하우징(22)은 합성 수지의 성형품으로서 형성되지만, 하우 징이 토션 스프링(38)을 덮도록 원통부(22a)의 반경 방향 바깥쪽에 위치되는 하나의 벽부를 더 구비하는 이중벽 구조를 가진 하우징으로 하우징(22)을 성형하는 것은 제조상 어렵다. 구체적으로는, 원통부(22a)를 성형하기 위해서는, 원통부(22a)가 성형된 후에, 성형 다이가 광축(O)으로부터 반경 방향 바깥쪽 방향으로 제거되므로, 성형 다이의 반경 방향 제거 경로에 있는 토션 스프링(38)을 덮도록 형성되는 벽부를 하우징에 제공하는 것은 통상적으로 불가능하다.

그와 같은 상황 하에서 토션 스프링(38)을 보호하기 위해, 줌 렌즈 배럴(1)에서는, 하우징(22)의 후부에 고정되는 촬상 소자 홀더(23)에, 토션 스프링(38)의 바깥쪽을 덮는 보호 벽부(보호 벽 부재)(23c)가 구비되어 있다. 도 4, 도 7, 도 8 및 도 23에 도시된 바와 같이, 보호 벽부(23a)는 평면 측벽부(평판부)(23d)와 박스형부(23e)를 구비하고 있다. 측벽부(23d)는 토션 스프링(38)의 바이어싱 암(38c)의 요동 방향(요동 평면)과 대략 평행하고, 박스형부(23e)는 측벽부(23d) 아래에 위치하는 토션 스프링(38)의 코일부(38a)를 둘러싸도록 위치하고 있다. 보호 벽부(23c)의 전방 에지는 전방 벽부(22d)에 접촉하게 되고, 박스형부(23e)의 측부 에지는 하부 지지부(22r)에 접촉하게 된다. 전방 벽부(22d)와 하부 지지부(22r)는 각각 보호 벽부(23c)의 상기 전방 에지와 상기 측부 에지에 각각 끼워맞춤되도록 형성되어 있는 단차부(22d-1)와 단차부(22r-1)를 구비하고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 보호 벽부(23c)의 측벽부(23d)의 내측면에는, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)이 이동할 때 보호 벽부(23c)가 스프링 후크(51h)와 간섭하게 되는 것을 방지하는 광축 방향 홈(23f)이 구비되어 있다. 또한, 보호 벽부(23c)는, 광축 방향 홈(23f)의 바로 뒤에 원점 위치 센서(40)가 수용되는 센서 수납부(23g)를 구비하고 있다.

촬상 소자 홀더(23)가 하우징(22)에 고정될 때에는, 박스형부(23e)의 측부 에지가 하부 지지부(22r)의 단차부(22r-1)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지되는 상태로, 촬상 소자 홀더(23)가 하우징(22) 상에서 전방으로 슬라이딩하게 된다. 계속해서, 촬상 소자 홀더(23)의 메인부가 하우징(22)의 후면부에 접촉하게 되면, 보호 벽부(23c)의 전방 에지도 전방 벽부(22d)에 접촉하게 되어 단차부(22d-1)에 끼워맞춤된다. 그리고, 하우징(22)에 대해 촬상 소자 홀더(23)를 고정 나사에 의해 고정하는 것에 의해, 도 2에 도시된 바와 같이, 보호 벽부(23c)가 토션 스프링(38)의 바깥쪽을 완전하게 덮게 되어, 줌 렌즈 배럴이 보호 상태에 있게 된다. 이 보호 상태에서는, 도 23에 도시된 바와 같이, 하우징(22)의 원통부(22a)의 외주면과 촬상 소자 홀더(23)의 보호 벽부(23c) 사이의 스페이스(Q) 내에 토션 스프링(38)이 유지되고, 토션 스프링(38)은, 원통부(22a)에 의해 줌 렌즈 배럴(1) 내부의 가동부들과의 접촉으로부터 보호받고, 또한 보호 벽부(23c)에 의해 줌 렌즈 배럴(1)의 바깥쪽으로부터의 외부 접촉에 대해서도 보호받는다. 그러므로, 토션 스프링(38), 특히 바이어싱 암부(38c)가, 줌 렌즈 배럴(1)의 다른 요소들 또는 조립 작업자의 손과 접촉하게 되는 것에 의해, 통상 사용 상태에서의 탄성 변형량과는 다른 불가역적인 변형을 일으키기 될 가능성은 없고, 따라서, 줌 렌즈 배럴(1)이 조립된 상태에 있을 때에는, 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)의 위치 제어의 정밀도가 손상되지 않는다.

이런 식으로, 하우징(22)에 대해 고정되는 촬상 소자 홀더(23)가, 촬상 소자 홀더(23)가 하우징(22)에 고정된 상태에서 토션 스프링(38)의 바깥쪽을 덮는 보호 벽부(23a)를 구비하고 있기 때문에, 하우징(22)의 바깥쪽에 위치하는 토션 스프링(38)이 손상으로부터 보호될 수 있다. 특히, 토션 스프링(38)을 손상으로부터 보호하는 이 바이어싱 장치 보호 구조는, 플라스틱 몰딩에 의해서는 원통부(22a) 바깥쪽에 토션 스프링(38)을 덮는 벽부를 형성하기 어려운 구조에 있어서도, 하우징(22)의 형상에 상관 없이 토션 스프링(38)을 확실하게 보호할 수 있는 성능에 있어 우수하다. 하우징(22) 내에서, 양자 모두 보호 벽부(23c)와 접촉하게 되는 전방 벽부(22d)와 하부 지지부(22r) 각각은, 원통부(22a)의 외주면으로부터 돌출한 판형 부분이고, 스프링 지지 돌기(22j)와 동일한 방향으로 몰딩 다이로부터 빼냄으로써 성형될 수 있고, 따라서, 보호 벽부(23c)와는 달리, 하우징(22)의 일부로서 성형될 수 있다.

앞서, 제 1 실시형태의 토션 스프링(38)이 촬상 소자 홀더(23)의 보호 벽부(23c)에 의해 보호되는 요소로서 설명되었지만, 보호 벽부(23c)를 이용하는 바이어싱 장치 보호 구조는 앞서 설명한 다른 실시형태의 바이어싱 장치에도 적용될 수 있다. 제 3 내지 제 5 실시형태 각각에 있어서의 요동 레버(70)는, 특별한 무엇인가가 외부로부터 접촉되지 않는다면, 토션 스프링(38)의 바이어싱 암부(38c)와 비교하여 쉽게 변형되지 않는 장점을 가지고 있기 때문에, 보호 벽부(23c)를 이용하는 바이어싱 장치 보호 구조는 바이어싱 장치가 토션 스프링일 때 특히 효과적이다.

또한, 도 24는 하우징(22)의 원통부(22a)의 내주면에 형성된 캠 링 제어 홈(22g)의 리드 홈부(22g-1)를 통해 캠 링(11)을 광축 방향으로 이동시키는 타입의 렌즈 배럴 조출 구조를 도시하고 있지만, 본 발명에 따른 바이어싱 장치 보호 구조는 도 25에 도시된 바와 같이 헬리코이드 구조를 사용하는 렌즈 배럴 조출 구조에도 효과적이다. 도 25에 도시된 하우징(522)의 원통부(522a)의 내주면에는, 3개 한 세트의 캠 링 가이드 홈(회전 링 안내 기구의 요소)(522b)이 구비되어 있다. 각각의 캠 링 가이드 홈(522b)은 리드 홈부(522b-1)와 원주 방향 홈부(522b-2)로 이루어져 있다. 캠 링(511)은, 그것의 환형 기어(511a)에, 3개 한 세트의 캠 링 가이드 홈(522b)에 각각 걸어맞춤되는 3개 한 세트의 가이드 돌기(511b)를 구비하고 있다. 도 24에 도시된 타입의 캠 링 조출 구조와는 달리, 캠 링(511)은, 3개 한 세트의 캠 링 가이드 홈(522b)의 리드 홈 부(522b-1)와 캠 링(511)의 가이드 돌기(511b)의 걸어맞춤을 통해서가 아니라, 원통부(522a)의 내주면에 형성된 내측 헬리코이드 나사(회전 링 안내 기구)(522c)와 캠 링(511)의 환형 기어(511a)의 기어 톱니부에 형성된 외측 헬리코이드 나사(회전 링 안내 기구)(511c)의 걸어맞춤을 통해, 회전하면서 광축 방향으로 진퇴 이동한다. 외측 헬리코이드 나사(511c)와 내측 헬리코이드 나사(522c)의 걸어맞춤을 통해, 캠 링(511)이 광축 방향 전방 이동단까지 전진하면, 외측 헬리코이드 나사(511c)와 내측 헬리코이드 나사(522c)가 서로로부터 걸어맞춤이 해제되는 동시에, 3개 한 세트의 가이드 돌기(511b)가 3개 한 세트의 캠 링 가이드 홈(522b)의 3개 한 세트의 원주 방향 홈부(522b-2)에 각각 걸어맞춤된다. 따라서, 캠 링(511)은 광축 방향 고정 위치에서, 즉 광축 방향으로 이동함이 없이, 회전하게 된다. 도 25에 도시된 타입의 캠 링 조출 구조에 있어서도, 하우징(522)의 원통부(522a)가, 캠 핑(511)의 이동을 제어하기 위해, 원주 방향으로 두절 부분이 없이 완전한 원통체로 형성되어 있기 때문에, 도 23에 도시된 것과 같은 바이어싱 장치 보호 구조가 유효하다.

본 발명에 따른 전술한 실시형태들을 첨부도면을 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 특정 실시형태에만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도시의 실시형태에서는, 광축 방향 전후로 이동되는 광학 요소가 포커싱용 렌즈 그룹으로서 되어 있지만, 본 발명은 포커싱용 렌즈 그룹 이외의 광학 요소의 위치를 제어하기 이한 위치 제어 기구에도 적용될 수 있다.

또한, 전술한 실시형태의 각각의 바이어싱 장치는 광학 요소 유지 부재에 대해 광축 방향 전방으로 바이어싱력을 부여하고 있지만, 본 발명은 이 바이어싱 장치의 바이어싱 방향에 한정되는 것은 아니다. 즉, 바이어싱 장치는 광축 방향 후방으로, 다시 말해 광학 요소 유지 부재에 대해 반대 방향으로, 바이어싱력을 부여하는 타입이 될 수도 있다.

또한, 제 1, 제 3, 제 4 및 제 5 실시형태에서는, 토션 스프링(38)과 요동 레버(70)를 각각 지지하는 스프링 지지 돌기(22f)와 요동 지지 돌기(22m)가 하우징(22)의 원통부(22a)측에 형성되어 있지만, 유사한 요동 부재 지지 돌기가 촬상 소자 홀더(23)의 보호 벽부(23a)측에 형성되는 것도 가능하다.

본 발명의 특정 실시형태에 대해 청구되는 본 발명의 사상과 범위 내에 있는 자명한 변경이 이루어질 수 있다. 여기에 포함되어 있는 모든 사항은 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 광학 요소 위치 제어 기구가 적용된 줌 렌즈 배럴의 단면도로서, 렌즈 배럴 수납 상태(침동 상태)의 줌 렌즈 배럴을 도시하고 있다.

도 2는 촬영 상태의 줌 렌즈 배럴의 단면도로서, 도면에서 렌즈 배럴의 상반부와 하반부는 각각 광각단과 망원단에 세팅된 줌 렌즈 배럴의 형태들을 나타내고 있다.

도 3은 수납 상태의 줌 렌즈 배럴의 전방 사시도이다.

도 4는 수납 상태의 줌 렌즈 배럴의 후방 사시도이다.

도 5는 촬영 상태의 줌 렌즈 배럴의 전방 사시도이다.

도 6은 촬영 상태의 줌 렌즈 배럴의 후방 사시도로서, 촬상 소자 홀더를 제거한 상태로 도시한 도면이다.

도 7은 줌 렌즈 배럴의 후방 분해 사시도로서, 제 3 렌즈 그룹의 위치 제어에 관계된 부재를 제거한 상태로 도시한 도면이다.

도 8은 제 3 렌즈 그룹 프레임용 위치 제어 기구(광학 요소 위치 제어 기구)의 후방 분해 사시도이다.

도 9는 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구의 주요 부분을 도시한 전방 사시도이다.

도 10은 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구의 주요 부분을 도시한 후방 사시도이다.

도 11은 제 3 렌즈 그룹　프레임과 그 위치 제어 기구를 주로 하여 도시한 줌 렌즈 배럴의 정면도이다.

도 12는 도 11에 도시된 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구의 정면도이다.

도 13은 제 3 렌즈 그룹 프레임을 바이어싱하는 위치 제어기구의 토션 스프링의 작용을 나타낸, 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구의 측면도이다.

도 14는 제 3 렌즈 그룹 프레임을 바이어싱하는 바이어싱 장치로서 인장 스프링을 사용한 비교예에 있어서의 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구의 측면도이다.

도 15A 및 15B는 도 13에 도시된 실시형태에 있어서의 스프링 하중 변동과 도 14에 도시된 비교예에 있어서의 스프링 하중 변동을 비교하기 위한 그래프로서, 도 15A는 도 13에 도시된 실시형태에 있어서의 스프링 하중 변동을 그리고 도 15B는 도 14에 도시된 비교예에 있어서의 스프링 하중 변동을 나타내고 있다.

도 16은 도 1 내지 도 13에 도시된 제 1 실시형태에 사용된 리드 나사 기구에 대신에 리드 캠 축이 사용되는, 렌즈 프레임의 위치를 제어하도록 형성된 광학 요소 위치 제어 기구의 제 2 실시형태의 측면도이다.

도 17은 도 16에 도시된 제 2 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 정면도이다.

도 18은 제 3 렌즈 그룹 프레임을 바이어싱하는 바이어싱 장치로서 레버와 토션 스프링의 조합체가 사용되는 제 3 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구를 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구를 주로 하여 도시한 정면도이다.

도 19는 도 18에 도시된 제 3 렌즈 그룹 프레임과 그 위치 제어 기구의 정면도이다.

도 20은 제 3 렌즈 그룹 프레임의 위치를 제어하도록 형성된 제 3 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 측면도로서, 레버와 토션 스프링의 작용을 나타내고 있다.

도 21은 제 3 렌즈 그룹 프레임을 바이어싱하는 바이어싱 장치로서 레버와 인장 스프링의 조합체가 사용되는, 제 3 렌즈 그룹 프레임의 위치를 제어하도록 형성된 제 4 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 측면도이다.

도 22는 제 3 렌즈 그룹 프레임을 바이어싱하는 바이어싱 장치로서 레버와 인장 스프링의 조합체가 사용되는, 제 3 렌즈 그룹 프레임의 위치를 제어하도록 형성된 제 5 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 측면도이다.

도 23은 제 3 렌즈 그룹 프레임을 바이어싱하는 토션 스프링을 보호하는 보호 구조의 예를 보여주는, 제 1 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 주요 부분의 배면도이다.

도 24는 제 1 실시형태의 광학 요소 위치 제어 기구의 하우징의 원통부와 캠 링의 전개 평면도이다.

도 25는 도 24에 도시된 것과 구조가 다른 하우징의 원통부와 캠 링을 가진 다른 실시형태의 전개 평면도이다.

Claims (19)

1. 광학 요소 위치 제어 기구에 있어서,

   촬영 광학 시스템의 광학 요소를 유지하고, 광축 방향으로 안내되는 광학 요소 유지 부재;

   상기 광학 요소 유지 부재를 상기 광축 방향으로 이동시키는 구동 기구; 및

   상기 광축에 대해 대략 직교하는 요동 축을 중심으로 요동가능하고, 상기 요동 축에 대해 대략 직교하는 방향으로 뻗어 있고, 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤하여 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 광축 방향으로 바이어싱하는 자유 단부를 가지고 있는 암을 구비하고 있는 바이어싱 장치;를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어싱 장치는 토션 스프링을 포함하고 있고,

   상기 토션 스프링은:

   상기 광학 요소 유지 부재와는 별개로 구비되는 지지 부재에 의해 지지되고, 중심 축선이 상기 요동 축과 대략 일치하는 코일부;

   상기 암의 구성요소이고, 상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 자유 단부에서 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되는 제 1 암부; 및

   상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 상기 지지 부재에 걸어맞춤되는 제 2 암부;를 포함하고 있고,

   상기 토션 스프링은, 상기 광학 요소 유지 부재의 이동에 따라, 상기 코일부의 상기 중심 축선을 중심으로 하는 상기 토션 스프링의 회전 방향의 탄성 변형량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 암부가 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤 해제되어 있는 자유 상태로부터 상기 제 1 암부가 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되어 있는 가력 상태가 되기까지의 상기 제 1 암부의 회전 방향의 각 변위량이 상기 가력 상태에서의 상기 광학 요소 유지 부재의 전방 이동단과 후방 이동단 사이에서의 상기 제 1 암부의 회전 방향의 각 변위량보다 큰 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 바이어싱 장치의 상기 암은 상기 광학 요소 유지 부재와는 별개로 구비되는 지지 부재에 한쪽 단부가 피벗되는 레버를 포함하고 있고, 상기 레버의 다른쪽 단부는 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되고,

   상기 바이어싱 장치는 상기 레버를 상기 요동 축을 중심으로 정방향과 역방향 중의 한쪽 방향으로 바이어싱하는 레버 바이어싱 부재를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 레버 바이어싱 부재는 토션 스프링을 포함하고 있고,

   상기 토션 스프링은:

   상기 지지 부재에 의해 지지되고, 중심 축선이 상기 요동 축과 대략 일치하는 코일부;

   상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 상기 레버에 걸어맞춤되는 제 1 암부; 및

   상기 코일부로부터 반경 방향 바깥쪽으로 뻗어 상기 지지 부재의 스프링 걸음부에 걸어맞춤되는 제 2 암부;를 포함하고 있고,

   상기 토션 스프링은, 상기 레버의 요동 운동에 따라, 상기 코일부의 상기 중심 축선을 중심으로 하는 상기 토션 스프링의 회전 방향의 탄성 변형량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 레버 바이어싱 부재는, 한쪽 단부가 상기 레버에 걸어맞춤되고 다른쪽 단부가 상기 지지 부재에 걸어맞춤되는 인장 스프링을 포함하고 있고, 상기 인장 스프링의 길이는 상기 레버의 요동 운동에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 요동 축으로부터 상기 인장 스프링에 걸어맞춤되는 상기 레버의 걸어맞춤부까지의 거리가 상기 요동 축으로부터 상기 광학 요소 유지 부재에 걸어맞춤되는 상기 레버의 걸어맞춤부까지의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
8. 제 1 항에 있어서, 회전함으로써 상기 광학 요소와는 별개로 구비되는 적어도 다른 하나의 광학 요소를 이동시키는 회전 링을 더 포함하고 있고,

   상기 구동 기구와 상기 바이어싱 장치는 상기 회전 링의 반경 방향 바깥쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 요동 축과 상기 바이어싱 장치의 상기 암의 상기 자유 단부는 상기 회전 링의 바깥쪽이면서 상기 요동 축에 대략 평행하고 상기 광축 상에 놓이는 평면의 양측에 제공되는 2개의 스페이스 중의 한쪽 스페이스와 다른쪽 스페이스에 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 기구는:

    상기 광축에 평행한 축을 중심으로 회전하는 나사 축; 및

    상기 나사 축과 나사결합되고, 상기 나사 축의 정방향 및 역방향 회전에 의해 상기 광축 방향으로 전후 이동하는 너트;를 포함하고 있고,

    상기 광학 요소 유지 부재의 상기 광축 방향 위치는 상기 광학 요소 유지 부재와 상기 너트의 접촉에 의해 결정되고,

    상기 바이어싱 장치는 상기 광학 요소 유지 부재를 상기 너트와 접촉시키는 방향으로 상기 광학 요소 유지 부재를 바이어싱하는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 기구는:

    상기 광축 방향에 대해 경사진 적어도 하나의 가이드 면을 구비한 가이드 부재; 및

    상기 광학 요소 유지 부재로부터 돌출하여 상기 가이드 면 상에서 슬라이딩하는 팔로우어;를 포함하고 있고,

    상기 팔로우어는 상기 바이어싱 장치의 바이어싱력에 의해 상기 가이드 부재의 상기 가이드 면에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 가이드 부재는 상기 광축 방향으로 뻗어 있는 캠 축을 포함하고 있고,

    상기 캠 축의 외주면에 상기 팔로우어가 슬라이딩 가능하게 걸어맞춤되는 캠 홈으로서 기능하는 리드 홈이 형성되어 있고,

    상기 가이드 면은 상기 리드 홈 내부에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 바이어싱 장치의 내부에 위치되고, 상기 촬영 광학 시스템을 둘러싸는 고정 원통부; 및

    상기 고정 원통부와는 별개의 요소로서 구비되고, 상기 고정 원통부에 고정되어 상기 고정 원통부의 외주면과의 사이에 상기 바이어싱 장치를 수납하기 위한 수납 스페이스를 형성하는 보호 벽 부재;를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 보호 벽 부재는 촬상 소자가 결상 위치에 위치하도록 상기 촬상 소자를 유지하는 촬상 소자 홀더와 일체인 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
15. 제 13 항에 있어서, 상기 고정 원통부와 상기 보호 벽 부재 중의 하나는 상기 요동 축을 중심으로 한 상기 암의 요동 운동을 허용하도록 상기 바이어싱 장치의 요동 중심부를 지지하는 요동 운동 지지 돌기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
16. 제 13 항에 있어서, 보호 벽 부재는 상기 요동 축을 중심으로 상기 바이어싱 장치의 상기 암이 요동하는 요동 평면에 대략 평행한 측벽부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
17. 제 13 항에 있어서, 상기 고정 원통부는, 내부에 위치된 회전 링을 회전가능하게 안내하여 상기 회전 링의 상기 광축 방향 위치를 제어하기 위해, 상기 고정 원통부의 원주 방향 거의 전역에 걸쳐 상기 고정 원통부의 내주면에 구비되는 회전 링 안내 기구를 포함하고 있고,

    상기 회전 링은 회전함으로써 상기 광학 요소와는 별개로 구비되는 적어도 다른 하나의 광학 요소를 이동시키는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소 유지 부재는 상기 광축을 중심으로 회전하는 일 없이 직진 안내되는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 기구는 모터와 감속 기어 열을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 요소 위치 제어 기구.

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