KR20110003272A - 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조 - Google Patents

렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조 Download PDF

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히로시 노무라
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조는 고정 링; 회전하면서 광축 방향으로 이동가능하게 상기 고정 링에 의해 지지되어 있으며 후방 단부에 주면 기어를 포함하고 있는 회전 링; 그리고 회전 링 구동 기어를 포함하고 있다. 상기 회전 링 구동 기어는, 회전 링의 전체 이동 범위에서 상기 주면 기어와 맞물리도록 충분히 길게 형성된 장 기어부와, 상기 장 기어부의 후방 단부에 설치된 대경 기어부를 포함하고 있다. 상기 회전 링은 자신의 후방 단부에 대경 기어 수용 홈을 구비하고 있다. 상기 회전 링이 광축 방향의 후방 이동단으로 이동할 때, 상기 대경 기어부가 광축 방향에 대해 상기 주면 기어와 겹치도록 상기 대경 기어부가 상기 대경 기어 수용 홈 속으로 진입한다.

Description

렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조{ROTATIONALLY EXTENDABLE STRUCTURE OF LENS BARREL}
본 발명은, 렌즈 배럴의 구성 요소인 회전 링의 회전식으로 전진 후퇴가능한 구조(회전식 텔레스코핑 구조/회전식 진퇴 구조)에 관한 것이다.
렌즈 배럴에 설치되어 있으며 광축을 중심으로 회전하면서 광축 방향으로 이동하는 회전 링에 대하여, 이 회전 링의 외주에 설치된 주면 기어(peripheral gear)와 이 주면 기어와 맞물리는 기어(회전 링 구동 기어)에 의해 모터의 회전 구동력을 상기 회전 링으로 전달하는 구조가 사용되어 있다. 이러한 구조는 아래의 특허문헌에 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 H11-52211호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 2002-168308호 공보
일반적으로, 상기의 회전 링 구동 기어는 고정 부재에 의해 지지되어 있고, 회전 링의 광축 방향의 전체 이동 범위에서 회전 링의 주면 기어와의 결합을 유지시키기 위해 회전 링 구동 기어의 길이는 충분히 길게 될 필요가 있다. 한편, 모터와 회전 링 사이에는 감속 기어열(기어 감속 기구)을 설치할 필요가 있지만, 회전 링 구동 기어는, 회전 링 구동 기어의 전체 축방향 길이에 걸쳐서 회전 링의 주면 기어와 맞물릴 수 있는 장 기어(long gear)로서 구성되어 있기 때문에, 회전 링 구동 기어와 직접 맞물리는 기어(감속 기어열의 기어)는, 상기 회전 링 구동 기어(장 기어)와의 간섭을 피하기 위해 감속 기능을 갖지 않는 아이들 기어로 구성되어야만 하므로, 감속 기어열에는 많은 수의 기어가 필요하고, 이러한 사실은 렌즈 배럴의 사이즈축소(소형화)를 제약하는 요인이 되고 있다. 이에 대하여, 감속 기어비를 증가시키기 위해 회전 링 구동 기어 자체를 감속 기능을 가지고 있는 더블 기어로 구성하면, 장 기어와 동축상에 있는 대경 감속 기어는, 회전 링의 주면 기어와 맞물리는 장 기어에 부가(형성)될 필요가 있다. 따라서, 이러한 대경 감속 기어의 존재로 인해 회전 링의 이동이 제한되므로, 이것도 렌즈 배럴의 사이즈축소(소형화)를 제한하는 요인이 된다.
상기의 문제점을 감안하여, 본 발명은 회전 링의 회전 축(렌즈 배럴의 광축) 방향의 이동량을 제한하지 않는 콤팩트한(소형의) 기어 감속 기구를 제공할 수 있는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 고정 링; 회전하면서 광축 방향으로 이동가능하게 상기 고정 링에 의해 지지되어 있으며, 광축 방향에 대해 후방 단부에 주면 기어(peripheral gear)를 포함하고 있는 회전 링; 및 상기 고정 링에 의해 지지되어 있는 모터에 의해 회전 구동되는 회전 링 구동 기어를 포함하고 있는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조가 제공된다. 상기 회전 링 구동 기어는, 상기 회전 링의 광축 방향의 전체 이동 범위에서 상기 주면 기어와 맞물리도록 광축 방향으로 충분히 길게 형성되어 있는 장 기어부(long gear portion)와, 상기 장 기어부의 후방 단부에 설치된 대경 기어부(large-diameter gear portion)를 포함하고 있고, 상기 모터의 회전 구동력이 상기 대경 기어부로 전달된다. 상기 회전 링은, 상기 회전 링의 후방 단부에 상기 대경 기어부가 진입할 수 있는 대경 기어 수용 홈을 구비하고 있다. 상기 회전 링이 광축 방향의 후방 이동단으로 이동할 때, 상기 대경 기어부가 상기 광축 방향에 대하여 상기 주면 기어와 겹치도록 상기 회전 링 구동 기어의 상기 대경 기어부가 상기 대경 기어 수용 홈으로 진입한다.
상기 주면 기어는, 상기 대경 기어 수용 홈의 전방으로 뻗어 있는 구역에 걸쳐서, 상기 주면 기어의 나머지 부분에 대하여, 광축 방향 전방으로 오프셋되어 있는 오프셋 기어부를 포함하는 것이 바람직하다.
렌즈 배럴이 수납 위치에 있을 때 상기 회전 링은 상기 후방 이동단에 위치되어 있고, 렌즈 배럴이 촬영 상태로 이동할 때 상기 회전 링은 상기 후방 이동단으로부터 광축 방향 전방으로 이동하는 것이 바람직하다.
상기 회전 링은, 적어도 하나의 캠 홈을 구비하고 있는 캠 링을 포함하고 있고, 상기 캠 홈과 결합되는 적어도 하나의 캠 팔로워를 구비한 광학 요소 유지 부재는 상기 캠 링이 회전할 때 상기 캠 링에 대해 광축 방향으로 상대 이동하도록 상기 캠 홈을 통해서 안내되는 것이 바람직하다.
상기 회전 링의 상기 대경 기어 수용 홈의 원주방향의 길이는 상기 대경 기어부의 직경보다 큰 공차를 포함하도록 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 장 기어부에 더하여 대경 기어부를 포함하는 회전 링 구동 기어를 제공함으로써 콤팩트한(소형의) 기어 감속 기구가 만들어질 수 있다. 또한, 회전 링의 후방 이동단에서는, 대경 기어부와 회전 링이 간섭하는 것을 방지하기 위하여, 대경 기어부가 회전 링에 형성된 대경 기어 수용 홈내에 위치(수용)되도록 대경 기어부의 (광축에 대한)위치가 회전 링의 주면 기어의 위치와 일치한다. 따라서, 회전 링의 회전 축(렌즈 배럴의 광축) 방향의 이동량을 제한하지 않는 보다 콤팩트한 기어 감속 기구가 만들어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 회전식 전진 후퇴 구조를 구비한 줌 렌즈 배럴의 한 실시예를 나타내는, 줌 영역 내에서의 촬영 상태(상세하게는, 줌 렌즈 배럴의 상반부는 줌 렌즈 배럴이 광각단에 있는 상태를 나타내고 하반부는 줌 렌즈 배럴이 망원단에 있는 상태를 각각 나타낸다)에 있는 상태의 단면도이고;
도 2는 줌 렌즈 배럴의 수납 상태(완전히 후퇴한 상태)에 있어서 단면도이고;
도 3은 하우징, 촬상 소자 홀더 및 가동 렌즈 유닛을 포함하는 줌 렌즈 배럴의 구성요소의 전방 분해 사시도이고;
도 4는 가동 렌즈 유닛의 구성요소의 전방 분해 사시도이고;
도 5는 줌 렌즈 배럴의 구성요소인, 캠 링의 전방 사시도이고;
도 6은 줌 렌즈 배럴의 구성요소인, 제 2 전진 배럴의 후방 사시도이고;
도 7은 캠 링 구동 기어도 나타내고 있는 상태의 하우징의 원통형부와 캠 링의 후방 단부 부분의 전개 평면도이고;
도 8a는 줌 렌즈 배럴의 완전히 후퇴된(수납) 위치, 광각단 및 망원단에서의 캠 링과 캠 링 구동 기어 사이의 상대 위치를 나타내는 캠 링의 후방 단부 부분의 전개 평면도이고;
도 8b는 줌 렌즈 배럴의 조립/분해 위치에서의 캠 링과 캠 링 구동 기어 사이의 상대 위치를 나타내는 캠 링의 후방 단부 부분의 전개 평면도이고;
도 9는 캠 링의 전개 평면도이고;
도 10a는 줌 렌즈 배럴의 완전히 후퇴된(수납) 상태에서의 캠 링과 캠 링 구동 기어 사이의 상대 위치를 나타내는 캠 링과 캠 링 구동 기어의 후방 사시도이고;
도 10b는 줌 렌즈 배럴의 망원단에서의 캠 링과 캠 링 구동 기어 사이의 상대 위치를 나타내는 캠 링과 캠 링 구동 기어의 후방 사시도이고;
도 10c는 줌 렌즈 배럴의 조립/분해 위치에서의 캠 링과 캠 링 구동 기어 사이의 상대 위치를 나타내는 캠 링과 캠 링 구동 기어의 후방 사시도이고;
도 11a는 줌 렌즈 배럴의 완전히 후퇴된(수납) 상태에서의 캠 링과 줌 기어열의 정면도이고;
도 11b는 줌 렌즈 배럴의 망원단에서의 캠 링과 줌 기어열의 정면도이고;
도 11c는 캠 링의 주면 기어가 캠 링 구동 기어와 맞물리기(결합하기) 시작하는 회전 위치를 나타내는 캠 링과 줌 기어열의 정면도이고;
도 11d는 줌 렌즈 배럴의 하우징에 대한 조립/분해 위치에서의 캠 링과 줌 기어열의 정면도이다.
아래에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는, 본 발명에 의한 회전식 전진 후퇴 구조를 구비한 줌 렌즈 배럴(ZL)의 한 실시예를 나타내고 있다. 이 줌 렌즈 배럴(ZL)의 촬영 광학계는, 피사체측으로부터 차례로 제 1 렌즈 그룹(LG1), 제 2 렌즈 그룹(LG2), 제 3 렌즈 그룹(LG3), 로-패스 필터(광학 필터)(25) 및 촬상 센서(촬상 소자)(26)을 구비하고 있다. 아래의 설명에서, "광축 방향" 은, 이 촬영 광학계의 광축(0)을 따르거나 광축(0)과 평행한 방향을 의미하고; "전방" 은 광축 방향의 앞쪽(피사체측)을 의미하고, "후방" 은 광축 방향의 뒤쪽(상측)을 의미한다.
로-패스 필터(25)와 촬상 소자(26)는 하나의 유닛으로 일체화되어 촬상 소자 홀더(23)에 고정되어 있고, 촬상 소자 홀더(23)는 줌 렌즈 배럴(ZL)의 하우징(고정 링)(22)의 후부에 고정되어 있다.
제 3 렌즈 그룹(LG3)을 유지하는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 하우징(22)에 대하여 광축 방향으로 이동 가능하게 하우징(22)에 의해 지지되어 있다. 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은 하우징(22)에 의해 지지되어 있는 AF 모터(160)(도 3 참고)에 의해 구동된다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 하우징(22)은 원통형 부분(22a)을 구비하고 있고, 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 안쪽에는 가동 렌즈 유닛(110)이 광축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 가동 렌즈 유닛(110)은, 직진 안내 링(10)(제 2 렌즈 그룹(LG2)을 직선으로 안내하기 위한 링), 캠 링(11)(회전 링), 제 2 전진이동 배럴(12)(광학 요소 유지 부재), 제 1 전진이동 배럴(13), 캠 링 결합 링(14) 및 제 2 렌즈 그룹 유지 유닛(80)을 포함하고 있다.
가동 렌즈 유닛(110)은, 줌 모터(150)(도 3 참고)의 구동력에 의해 회전된다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 웜 기어(103)을 정방향 및 역방향으로 회전 구동시키는 줌 모터(150)가 하우징(22)에 의해 지지되어 있고, 하우징(22)과 촬상 소자 홀더(23)의 사이에는, 줌 모터(150)의 구동력을 전달하는 줌 기어열(120)이 지지되어 있다. 도 11a 내지 도 11d에 도시되어 있는 바와 같이, 줌 기어 열(120)은, 웜 기어(103)와 맞물리는 제 1 기어(104)로부터 제 2 기어(105) 및 제 3 기어(106)를 통하여 캠 링 구동 기어(회전 링 구동 기어)(28)에 회전 전달을 수행한다. 웜 기어(103)의 회전축은 광축(O)에 대하여 대략 직교하고 있지만, 웜 기어(103)의 회전은 제 1 기어(104)에 의해 직교 변환하고, 줌 기어 열(120)의 각각의 기어를 통하여(제 2 기어(105) 및 제 3 기어(106)를 통하여) 제 1 기어(104)로부터 캠 링 구동 기어(28)로 전달되고, 줌 기어열(120)의 각 기어는 광축(O)과 대체로 평행한 회전축을 중심으로 회전하도록 지지되어 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 기어(104), 제 2 기어(105) 및 제 3 기어(106)는 각각 상이한 갯수의 톱니(teeth)를 가진 다른 대경 기어(large-diameter gear)와 소경 기어(small-diameter gear)를 동축으로 배치된 상태로 가지고 있는 이중 기어이다. 제 1 기어(104)의 대경 기어(104a)는 웜 기어(103)와 맞물려있고, 제 1 기어(104)의 소경 기어(104b)는 제 2 기어(105)의 대경 기어(105a)와 맞물려있고, 제 2 기어(105)의 소경 기어(105b)는 제 3 기어(106)의 대경 기어(106a)에 맞물려있다.
캠 링 구동 기어(28)도, 상이한 갯수의 톱니(teeth)를 가진 장 기어부(28a)와 대경 기어부(28b)를 동축으로 배치하여 일체로 형성한 이중 기어로 형성되어 있다. 대경 기어부(28b)는 광축 방향으로 장 기어부(28a)의 후방 단부에 위치하고 있으며 상기 장 기어부(28a)의 직경보다 큰 직경을 가지고 있다. 제 3 기어(106)의 소경 기어(106b)는 대경 기어부(28b)와 맞물리고, 그 결과, 줌 모터(150)의 회전 구동력이 캠 링 구동 기어(28)에 전달된다. 아래에 설명되어 있는 바와 같이, 장 기어부(28a)는 캠 링(11)의 광축 방향의 이동 범위 전체에 걸쳐서 캠 링(11)의 주면 기어(peripheral gear)(11d)와 맞물릴 수 있도록 하기 위해 광축 방향으로 충분히 길게 형성되어 있다. 도 1, 도 2 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 하우징(22)에는, 장 기어부(28a)를 수용하기 위한 장 기어 수납부(22b)가 형성되어 있다. 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 장 기어 수납부(22b)의 전방 단부에는 축 돌출부(22c)가 형성되어 있고, 촬상 소자 홀더(23)에는 상기 축 돌출부(22c)에 대해 후방으로 위치되어 있는 축 돌출부(23a)가 형성되어 있다. 상기 축 돌출부(22c)와 축 돌출부(23a)에 의해 캠 링 구동 기어(28)의 전방 부분과 후방 부분이 각각 지지되어 있다. 상기 축 돌출부(22c)와 축 돌출부(23a)에 의해 캠 링 구동 기어(28)의 전방 단부와 후방 단부가 각각 지지되어 있는 상태에서 캠 링 구동 기어(28)가 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 안쪽으로 노출된다.
도 5 및 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 캠 링(11)은, 광축(O)과 대체로 일치하는 중심축을 가지고 있는 원통형 부분(11a) 및 이 원통형 부분(11a)의 후방 단부에서 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 후방 플랜지(11b)를 구비하고 있다. 캠 링(11)의 후방 플랜지(11b)에는, 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 내주면에 형성되어 있는 3개의 캠 안내 홈(22d)과 미끄럼이동가능하게 맞물리는 3개의 안내 돌출부(11c)가 형성되어 있다. 도 3 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 캠 안내 홈(22d)은 각각, 광축 방향에 대하여 기울어져 있는 리드 홈(22d1) 및 대응하는 리드 홈(22d1)의 전방 단부와 연결되는 원주방향의 반원형 홈(22d2)을 구비하고 있고, 상기 원주방향의 반원형 홈(22d2)은 원통형 부분(22a)의 내주면을 따라 형성되어 있으며 광축(0)을 중심으로 하고 있다. 후방 플랜지(11b)에는 또한 안내 돌출부(11c)와 간섭하지 않도록 하기 위해 후방 위치에 주면 기어(11d)(아래에서 설명함)가 형성되어 있고, 이 주면 기어(11d)와 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)(위에서 간략하게 설명하였음)가 맞물린다. 줌 기어 열(120)의 최종 기어인 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)로부터 주면 기어(11d)를 통하여 줌 모터(150)의 회전 구동력이 캠 링(11)으로 전달되면, 캠 링(11)은, 줌 렌즈 배럴(ZL)의 수납 상태(도 2)로부터 촬영가능 상태의 줌 촬영 영역(도 1의 상반부에 도시된 광각단으로부터 도 1의 하반부에 도시된 망원단까지)까지는, 안내 돌출부(11c)가 리드 홈(22d1)의 안내를 받아서 광축(0)을 따라서 회전하면서 이동하고, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 줌 촬영 영역(도 1) 내에 있을 때는, 안내 돌출부(11c)가 원주방향의 반원형 홈(22d2)의 안내를 받아서 캠 링(11)이 광축에 대해 고정된 위치에서 회전한다. 캠 링(11)의 후방 단부에는 대경 기어 수용 홈(11e)가 형성되어 있다(도 7 참고). 보다 상세하게는, 대경 기어 수용 홈(11e)은, 주면 기어(11d)의 후방 단부면의 일부가 전방으로 시프트되도록 후방 플랜지(11b)의 일부를 절결한 오목부로서 형성되어 있다. 주면 기어(11d)중에서, 대경 기어 수용 홈(11e)의 전방에 위치되어 있는 영역은, 주면 기어(11d)의 나머지 부분과 비교하여 전방으로 오프셋된 위치에 형성된 오프셋 기어부(11d1)로 되어 있다.
제 1 전진이동 배럴(13)은 캠 링(11)(상세하게는, 캠 링(11)과 캠 링 결합 링(14)의 결합체)에 전방에 위치되어 있고, 직진 안내 링(10)은 캠 링(11)의 후방에 위치되어 있다. 제 1 전진이동 배럴(13)은, 광축(O)과 대체로 일치하는 중심축을 가지고 있는 제 1 전진이동 배럴(13)의 원통형 부분(13a)의 후방 단부에서 반경방향 바깥쪽으로 각각 돌출되어 있는 3개의 직진 안내 돌출부(13b)(도 4에는 3개중에서 하나만 도시되어 있음)와, 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 내주면에 형성되어 있는 3개의 직진 안내 홈(22e)(도 3에는 3개중에서 2개만 도시되어 있음)를 미끄럼이동가능하게 결합시키는 것에 의해서, 하우징(22)에 대하여 광축 방향으로 상대 이동 가능하게 직진 안내된다. 마찬가지로, 직진 안내 링(10)은, 직진 안내 링(10)의 후방 단부에서 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있는 3개의 직진 안내 돌출부(10a)와 하우징(22)의 직진 안내 홈(22e)을 미끄럼이동가능하게 결합시키는 것에 의해서, 하우징(22)에 대하여 광축 방향으로 상대 이동 가능하게 직진 안내된다. 직진 안내 링(10)은, 캠 링(11)의 후방 부분의 내주면에 형성되어 있는 회전 안내 돌기(11f)와 결합되는 회전 안내 돌기(10b)를 구비하고 있고, 상기 회전 안내 돌기(11f)와 회전 안내 돌기(10b)의 결합(베이어닛 결합)에 의해, 직진 안내 링(10)은 캠 링(11)에 대하여 상대 회전은 가능하고 광축 방향으로 캠 링(11)과 함께 이동하도록 캠 링(11)과 결합된다. 제 1 전진 배럴(13)은, 캠 링(11)에 결합된 캠 링 결합 링(14)의 외주면에 형성된 회전 안내 돌기(14a)와 원통형 부분(13a)의 후방 부분의 내주면에 형성된 회전 안내 돌기(13c)를 미끄럼이동가능하게 결합(베이어닛 결합)시키는 것에 의해서, 캠 링(11)에 대하여 상대 회전은 가능하고 광축 방향으로 캠 링(11)과 함께 이동하도록 캠 링(11)과 결합된다. 다시 말해서, 직진 안내 링(10), 캠 링(11) 및 제 1 전진이동 배럴(13)은 광축 방향으로는 함께 이동하고, 하우징(22)에 대하여 광축 방향으로 직진 안내되는 직진 안내 링(10)과 제 1 전진이동 배럴(13)에 대하여 캠 링(11)이 상대적으로 회전가능하다.
직진 안내 링(10)은, 제 2 렌즈 그룹 유지 유닛(80)이 직진 안내 링(10)에 대하여 광축 방향으로 이동할 수 있도록 제 2 렌즈 그룹 유지 유닛(80)(도 4 참고)을 광축 방향으로 직진 안내한다. 직진 안내 링(10)은, 광축 방향 전방으로 돌출되어 있는 3개의 직진 안내 바(10c)를 구비하고 있다. 제 2 렌즈 그룹 유지 유닛(80)은 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)(광학 요소 유지 부재)을 구비하고 있으며, 제 2 렌즈 그룹(LG2)를 유지하는 제 2 렌즈 그룹 유지 프레임(2)(도 1 및 도 2 참고)를 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8) 내부에 구비하고 있다. 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 외주부에 광축 방향으로 뻗어 있는 3개의 직진 안내 홈(8a)(도 4에는 3개중에서 2개만 도시되어 있음)을 구비하고 있다. 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은, 직진 안내 바(10c)와 직진 안내 홈(8a)를 미끄럼이동가능하게 결합시키는 것에 의해서, 직진 안내 링(10)에 의해 직진 안내된다. 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은, 광축 방향으로 제 2 렌즈 그룹 유지 프레임(2)의 전방 및 후방에 가변 개구 조리개 기구(70) 및 셔터 유닛(100)을 각각 구비하고 있고, 가변 개구 조리개 기구(70) 및 셔터 유닛(100)은 각각 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)에 대하여 광축 방향으로 이동할 수 있도록 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)에 의해 지지되어 있다(도 1 및 도 2 참고).
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 렌즈 그룹(LG1)을 유지하는 제 2 전진이동 배럴(12)에는, 제 2 전진이동 배럴(12)의 원통형 부분(12a)의 후방 단부로부터 후방으로 돌출되어 있는 3개의 바깥쪽 직진 안내 키(12b)(도 6에는 3개중에서 2개만 도시되어 있음)와, 원통형 부분(12a)의 안쪽에 지지되어 있으며 후방으로 돌출되어 있는 3개의 안쪽 직진 안내 키(12c)가 설치되어 있다. 3개의 바깥쪽 직진 안내 키(12b)는 제 1 전진이동 배럴(13)의 원통형 부분(13a)의 내주면에 형성되어 있는 3개의 직진 안내 홈(13d)(도 4에는 3개 중에서 2개만 도시되어 있음)과 결합될 수 있고, 3개의 안쪽 직진 안내 키(12c)는 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 내주면에 형성되어 있는 3개의 직진 안내 홈(8b)(도 4에는 3개 중에서 2개만 도시되어 있음)과 결합될 수 있다. 따라서, 이들 직진 안내 홈(13d, 8b)과 직진 안내 키(12b, 12c)의 각각의 미끄럼이동가능한 결합에 의해 제 2 전진이동 배럴(12)이 하우징(22)에 대하여 광축 방향으로 상대 이동 가능하게 직진 안내된다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 전진이동 배럴(12)에는, 3개의 바깥쪽 직진 안내 키(12b)의 후방에 형성된 3개의 캠 팔로워 유지 시트(cam follower holding seat)(12d)가 형성되어 있다. 캠 팔로워 유지 시트(12d)는 제 2 전진이동 배럴(12)의 원주 방향으로 위치를 다르게 하여 설치되어 있다. 3개의 캠 팔로워 유지 시트(12d)는 각각 반경방향 안쪽으로 돌출되어 있는 제 1 캠 팔로워(CF1)을 지지하고, 3개의 제 1 캠 팔로워(CF1)는 각각 캠 링(11)의 원통형 부분(11a)의 외주면에 형성된 대응하는 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)과 미끄럼이동가능하게 결합된다. 제 2 전진이동 배럴(12)은 제 1 전진이동 배럴(13)과 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)을 통하여 광축 방향으로 직진 안내되기 때문에, 캠 링(11)이 회전하면, 제 1 캠 팔로워(CF1)가 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 안내를 받아서 제 2 전진이동 배럴(12)(결과적으로, 제 1 렌즈 그룹(LG1))이 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 궤적을 따라 광축 방향으로 소정의 이동 궤적으로 이동되고, 이것에 의해, 제 1 렌즈 그룹(LG1)의 광축 방향의 이동이 상기와 같은 방식으로 제어된다. 도 9에 표시되어 있는 "R", "W", "T"는 각각, 줌 렌즈 배럴(ZL)의 수납 위치(도 2), 광각단(도 1의 상반부), 망원단(도 1의 하반부)에 있어서의 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1) 내의 제 1 캠 팔로워(CF1)의 위치를 나타내고 있다. 또한, CG1-P은, 각각의 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)에 있어서 수납 위치(R)으로부터 광각단 위치(W)까지의 수납 제어 영역을 나타내고, CG1-Z는, 각각의 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)에 있어서 광각단 위치(W)로부터 망원단 위치(T)까지의 줌 제어 영역을 나타낸다. 또한, 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)은 각각, 대응하는 망원단 위치(T)의 직전에 조립/분해 영역(CG1-X)를 가지고 있다. 조립/분해 영역(CG1-X)의 각 단부는 캠 링(11)의 원통형 부분(11a)의 전방 단부면에서 개방되어 있고, 제 1 캠 팔로워(CF1)는 조립/분해 영역(CG1-X)의 이 개방 단부를 통하여 삽입되고 이탈될 수 있다.
제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 외주면에 복수의 제 2 캠 팔로워(CF2)를 구비하고 있고, 이 제 2 캠 팔로워(CF2)는 각각 캠 링(11)의 내주면에 형성되어 있는 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG2)과 미끄럼이동가능하게 결합되도록 반경방향 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은 직진 안내 링(10)을 통하여 광축 방향으로 직진 안내되기 때문에, 캠 링(11)이 회전하면, 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG2)의 형상에 따라, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)(즉, 제 2 렌즈 그룹(LG2))이 광축 방향으로 소정의 이동 궤적으로 이동한다.
줌 렌즈 배럴(ZL)은, 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)과 제 2 전진이동 배럴(12)의 사이에 압축 스프링으로 된 렌즈 그룹 가압 스프링(27)을 구비하고 있고, 이 렌즈 그룹 가압 스프링(27)은 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)과 제 2 전진이동 배럴(12)을 서로 멀어지는 방향으로 가압한다.
상기한 구조를 가진 줌 렌즈 배럴(ZL)의 작동을 아래에서 설명한다. 도 2에 도시되어 있는 렌즈 배럴 수납 상태에서는, 도 1에 도시되어 있는 촬영가능 상태보다도 광축 방향으로의 광학계의 길이(제 1 렌즈 그룹(LG1)의 전방면(피사측 면)으로부터 촬상 소자(26)의 촬상면까지의 거리)가 짧다. 이 렌즈 배럴 수납 상태에서는, 캠 링(11)은 광축 방향의 후방 이동단에 위치하고 있고, 캠 링 구동 기어(28)는 도 8a(수납 위치), 도 10a 및 도 11a에 도시되어 있는 것과 같이 위치하고 있다. 다시 말해서, 캠 링 구동 기어(28)와 주면 기어(11d)는, 장 기어부(28a)의 후방 단부 부분(장 기어부(28a)와 대경 기어부(28b) 사이의 경계부 부근)과 대경 기어 수용 홈(11e)의 전방에 있는 오프셋 기어부(11d1)를 통하여 서로 맞물려있다. 그리고, 대경 기어부(28b)는 대경 기어 수용 홈(11e)으로 진입하고, 상기 대경 기어부(28b)가 주면 기어(11d)의 일부와 광축 방향으로 겹쳐진다. 다시 말해서, 대경 기어부(28b)와 주면 기어(11d)의 후방부가 광축(O)과 직교하는 동일 평면내에 위치하고 있다. 따라서, 캠 링(11)은, 대경 기어부(28b)와 간섭하지 않고서 광축 방향 후방으로 깊숙히 후퇴될 수 있다. 이와 같이 캠 링(11)이 완전히 후퇴된 위치(수납 위치)에서, 제 1 캠 팔로워(CF1)가 수납 위치(R)에 위치하고 있다.
렌즈 배럴 수납 상태에서는, 렌즈 배럴 수납 상태로부터 촬영 상태로 이행하기 위한 이행 신호(예를 들면, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 탑재된 카메라의 메인 스위치를 0N 상태로 전환하는 것)가 줌 렌즈 배럴(ZL)에 입력된 직후에, 줌 모터(150)가 렌즈 배럴 전진이동 방향으로 구동되고, 이로 인해 웜 기어(103)의 회전이 줌 기어열(120)에 의해 회전 속력이 감속되면서 줌 기어열(120)을 통해 캠 링(11)에 전달된다. 이중 기어로 된 캠 링 구동 기어(28) 자체도 감속 기능을 가지고 있고, 제 3 기어(106)으로부터 대경 기어부(28b)에 전달된 회전을 더욱 감속하여, 이렇게 감속된 회전을 장 기어부(28a)로부터 주면 기어(11d)로 전달한다. 따라서, 이렇게 회전 구동력을 전달받은 캠 링(11)은, 캠 안내 홈(22d)의 리드 홈(22d1)과 캠 링(11)의 안내 돌출부(11c)의 결합에 의해 하우징(22)에 대하여 광축 방향 전방으로 전진한다. 캠 링(11)(결과적으로, 줌 렌즈 배럴(ZL))이 전방으로 전진할 때의 캠 링(11)의 회전 방향은 도 8a, 도 9, 도 10a, 도 10b, 도 11a 내지 도 11d에서 화살표 N1으로 표시되어 있다. 광축 방향에 대해 고정된 위치에서 회전하는 캠 링 구동 기어(28)에 대하여 캠 링(11)이 회전하면서 전방으로 전진하기 때문에, 장 기어부(28a)가 주면 기어(11d)와 맞물리는 위치는 서서히 전방으로 전진하고, 이것에 수반하여, 캠 링(11)의 대경 기어 수용 홈(11e)이 대경 기어부(28b)와 겹쳐지는 위치에서 벗어나도록 전방으로 이동한다. 대경 기어 수용 홈(11e)이 대경 기어부(28b)로부터 완전히 벗어나게 이동할 때까지(즉, 대경 기어부(28b)가 대경 기어 수용 홈(11e)으로부터 완전히 벗어나게 상대 이동하도록), 캠 링(11)이 소정의 회전 각도로 회전하여, 대경 기어부(28b)에 대한 대경 기어 수용 홈(11e)의 원주 방향 위치가 변위하지만, 대경 기어 수용 홈(11e)이 대경 기어부(28b)로부터 완전히 벗어나게 이동할 때까지 캠 링(11)이 회전하는 동안 주면 기어(11d)(후방 플랜지(11b))와 대경 기어부(28b)가 서로 간섭하지 않도록, 대경 기어 수용 홈(11e)의 원주 방향의 형성 영역(길이)은 대경 기어부(28b)의 직경보다 훨씬 큰 여유간격(tolerance)을 포함하도록 결정되어 있다. 직진 안내 링(10)과 제 1 전진이동 배럴(13)은 캠 링(11)과 함께 광축 방향 전방으로 이동한다.
캠 링(11)이 배럴 전진이동 방향(N1)으로 회전하면, 캠 링(11)의 외주부에 설치되어 있으며 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)과 제 1 전진이동 배럴(13)을 통하여 직진 안내되는 제 2 전진이동 배럴(12)이, 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 수납 제어 영역(CG1-P) 내에서 제 1 캠 팔로워(CF1)가 이동하는 것에 의해서, 캠 링(11)과 제 1 전진이동 배럴(13)과 직진 안내 링(10)의 결합체에 대하여 광축 방향 전방으로 전진이동하여, 제 2 전진이동 배럴(12)의 원통형 부분(12a)의 제 1 전진이동 배럴(13)로부터의 돌출량(텔레스코핑식의 돌출량)이 점점 증가한다. 부가적으로, 캠 링(11)이 회전하면, 캠 링(11)의 안쪽에 설치되어 있으며 직진 안내 링(10)을 통하여 직진 안내되는 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)이, 제 2 캠 팔로워(CF2)와 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG2)의 결합에 의해, 캠 링(11)에 대하여 제 2 전진이동 배럴(12)와는 다른 소정의 이동 궤적으로 광축 방향으로 이동한다.
이어서, 도 1의 단면도의 상반부에 도시되어 있는 바와 같이, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 소정량 만큼 전방으로 전진이동하여 줌 촬영 영역 내의 광각단에 도달한다. 줌 촬영 영역에서의 촬영 대기 상태에서는, 캠 링(11)의 안내 돌출부(11c)가 캠 안내 홈(22d)의 원주방향의 반원형 홈(22d2) 안에 위치되므로, 캠 링(11)이 하우징(22)에 대하여 광축 방향으로 더 이상 이동하지 않는다. 도 8a에 도시되어 있는 바와 같이, 광각단에서는, 캠 링(11)의 주면 기어(11d)가 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)의 전방 단부와 맞물려 있고 있다. 또한, 광각단에서는, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 대응하는 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 광각단 위치(W)에 제 1 캠 팔로워(CF1)가 위치되어 있다.
렌즈 배럴 수납 상태로부터의 제 1 렌즈 그룹(LG1)의 전진이동량은 하우징(22)에 대한 캠 링(11)의 전방 이동량과 캠 링(11)에 대한 제 2 전진이동 배럴(12)의 전진이동량의 합산치로서 결정되고, 렌즈 배럴 수납 상태로부터의 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 전진이동량은 하우징(22)에 대한 캠 링(11)의 전방 이동량과 캠 링(11)에 대한 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)의 전진이동량의 합산치로서 결정된다. 줌 작동은, 제 1 렌즈 그룹(LG1) 및 제 2 렌즈 그룹(LG2)이, 제 1 렌즈 그룹(LG1)과 제 2 렌즈 그룹(LG2) 사이의 공기 간격을 변화시키면서 촬영 광축(0)을 따라 이동하는 것에 의해 행해진다. 줌 렌즈 배럴(ZL)을 렌즈 배럴 수납 상태로부터 전진하도록 줌 모터(150)를 배럴 전진이동 방향으로 구동시키면, 줌 렌즈 배럴(ZL)은 도 1의 단면도의 상반부에 도시되어 있는 광각단으로 이동하게 되고, 줌 모터(150)를 동일한 방향으로 더 구동시키면, 줌 렌즈 배럴(ZL)은 도 1의 단면도의 하반부에 도시되어 있는 망원단으로 이동하게 된다. 광각단과 망원단 사이의 줌 촬영 영역에서는, 캠 링(11)은, 캠 링(11)의 안내 돌출부(11c)가 캠 안내 홈(22d)의 원주방향의 반원형 홈(22d2)에 안내되면서 광축 방향으로는 이동하지 않고 광축 방향에 대해 고정된 위치에서 회전한다. 따라서, 줌 촬영 영역에서는 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)에 대한 주면 기어(11d)의 광축 방향의 상대 위치는 변화하지 않고, 도 8a 및 도 10b에 도시되어 있는 바와 같이, 광각단으로부터 망원단에 이르기까지, 캠 링(11)에 회전 구동력을 주면서 장 기어부(28a)의 전방 단부가 주면 기어(11d)와 맞물림 상태를 유지한다. 줌 촬영 영역에서의 제 1 렌즈 그룹(LG1)의 광축 방향에 대한 위치는, 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 줌 제어 영역(CG1-Z)과 제 1 캠 팔로워(CF1)의 결합관계에 의해 제어되고, 망원단에서는, 도 9에 도시되어 있는 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 망원단 위치(T)에 제 1 캠 팔로워(CF1)가 도달한다.
촬영 상태로부터 렌즈 배럴 수납 상태로의 이행하기 위한 이행 신호(예를 들면, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 장착되어 있는 카메라의 메인 스위치가 OFF 상태로 전환되는 것)가 줌 렌즈 배럴(ZL)에 입력되면, 줌 모터(150)는 렌즈 배럴 후퇴 방향으로 구동되고, 이로 인해 줌 렌즈 배럴(ZL)은 상기한 렌즈 배럴 전진 동작과 반대의 렌즈 배럴 후퇴 동작을 한다. 캠 링 구동 기어(28)를 포함하는 줌 기어열(120)을 통하여 줌 모터(150)의 회전 구동력이 캠 링(11)으로 전달되고, 캠 링(11)은, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 렌즈 배럴 전진 방향으로 구동될 때와 역 방향으로 회전된다. 렌즈 배럴 후퇴(수납) 동작 동안의 캠 링(11)의 회전 방향은 도 8a 내지 도 9, 도 10b, 도 10c, 도 11b 내지 도 11d에 화살표 N2으로 표시되어 있다. 캠 링(11)이 렌즈 배럴 후퇴(수납) 방향(N2)으로 회전하여, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 광각단을 지나 후퇴되면, 안내 돌출부(11c)가 캠 안내 홈(22d)의 리드 홈(22d1)에 의해 안내를 받으므로 캠 링(11)은 회전하면서 광축 방향 후방으로 이동한다. 이어서, 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)에 대한 주면 기어(11d)의 맞물림 결합 위치가 점차적으로 후방으로 이동(변화)한다. 제 1 전진이동 배럴(13)과 직진 안내 링(10)은 캠 링(11)과 함께 광축 방향 후방으로 직진 이동된다. 제 1 렌즈 그룹(LG1)을 유지하는 제 2 전진이동 배럴(12)은, 제 2 전진이동 배럴(12)에 형성되어 있는 제 1 캠 팔로워(CF1)가 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 수납 제어 영역(CG1-P)에서 각각 안내되는 것으로 인해, 후퇴 동작을 수행하고 있는 캠 링(11)에 대해 더욱 광축 방향 후방으로 상대 이동한다. 제 2 렌즈 그룹(LG2)를 유지하는 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(8)은, 제 2 캠 팔로워(CF2)와 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG2)의 결합관계에 의해, 제 2 전진이동 배럴(12)의 이동 궤적과는 다른 소정의 이동 궤적으로 캠 링(11)에 대하여 광축 방향 후방으로 상대 이동된다.
줌 렌즈 배럴(ZL)이 도 2에 도시되어 있는 렌즈 배럴 수납 상태까지 후퇴하면, 캠 링(11)은, 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)의 후방 단부(즉, 장 기어부(28a)와 대경 기어부(28b) 사이의 경계부 부근)와 주면 기어(11d)의 오프셋 기어부(11d1)가 맞물려 있는 후방 이동단에 도달한다. 캠 링(11)의 상기 후방 이동단에서는, 대경 기어부(28b)와 대경 기어 수용 홈(11e)의 원주방향의 위상(캠 링(11)에 대한 원주방향의 위치)이 일치하고, 대경 기어부(28b)가 대경 기어 수용 홈(11e)으로 진입한다. 다시 말해서, 상기한 바와 같이, 대경 기어부(28b)와 주면 기어(11d)의 후방부가 광축 방향에 대하여 위치가 겹치므로, 캠 링(11)은 캠 링 구동 기어(28)의 대경 기어부(28b)에 의해 제한되지 않고 도 2에 도시되어 있는 위치까지 뒤쪽으로 후퇴될 수 있다.
제 3 렌즈 그룹(LG3)을 지지하는 제 3 렌즈 그룹 프레임(51)은, 줌 모터(150)에 의한 제 1 렌즈 그룹(LG1) 및 제 2 렌즈 그룹(LG2)의 구동과는 독립하여, AF 모터(160)에 의해 광축 방향으로 전방 및 후방으로 이동(구동)된다. 줌 렌즈 배럴(ZL)의 촬영 광학계가 광각단으로부터 망원단까지의 줌 촬영 영역에 있을 때, 예를 들면, 줌 렌즈 배럴(ZL)이 장착되어 있는 카메라에 설치된 거리 측정 장치(도시되어 있지 않음)에 의해 얻은 피사체 거리 정보에 따라 AF 모터(160)를 구동하는 것에 의해, 제 3 렌즈 그룹(LG3)이 광축 방향으로 이동되어 초점맞춤(포커싱) 작동을 실행한다.
상기의 내용으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예의 줌 렌즈 배럴(ZL)에서는, 캠 링(11)의 광축 방향으로의 이동 거리에 대응하는 광축 방향의 길이가 필요한 캠 링 구동 기어(28)를, 캠 링(11)의 주면 기어(11d)와 맞물리는 장 기어부(28a)와, 상기 장 기어부(28a)의 후방 단부에서 장 기어부(28a)와 일체로 형성되어 있는 대경 기어부(28b)를 구비하고 있는 이중 기어로 구성하고 있다. 캠 링 구동 기어(28) 자체가 감속 기능을 가지고 있기 때문에, 줌 기어열(120)의 구성 기어의 수를 줄여서 줌 기어열(120)을 보다 콤팩트한 구조로 구성하면서 필요한 기어 감속비를 얻을 수 있다. 그리고, 대경 기어부(28b)가 진입하는 대경 기어 수용 홈(11e)을 캠 링(11)의 후방 단부에 설치함으로써, 상기 대경 기어부(28b)와의 간섭을 일으키지 않고 캠 링(11)을 광축 방향 후방으로 더 깊숙히 후퇴시킬 수 있고, 캠 링 구동 기어(28)에 감속 기능을 가지게 하면서, 수납 위치에서의 줌 렌즈 배럴(ZL)의 전체 길이를 줄일 수 있다(즉, 줌 렌즈 배럴(ZL)을 더욱 콤팩트하게 만들 수 있다).
또한, 캠 링 구동 기어(28)에 대하여 줌 모터(150)의 회전 구동력을 전달하는 캠 링 구동 기어(28) 직전의 제 3 기어(106)도, 감속 기능을 가지고 있는 이중 기어이다. 따라서, 제 3 기어(106)도 줌 기어열(120)의 구성 기어의 수를 감소시켜서 줌 기어열(120)의 소형화(컴팩트화)하는데 기여하고 있다. 그러나, 본 발명과 달리, 캠 링 구동 기어(28)가 축방향의 전체 길이에 걸쳐 대경 기어부(28b)를 가지고 있지 않은 일정한 직경의 기다란 기어라면, 이러한 기다란 기어와 맞물리는 기어(즉, 제 3 기어(106)에 해당하는 기어)는, 상기의 기다란 기어와 겹치는 축방향의 위치(이들 기어의 회전 축에 대해 직교하는 공통 평면 내의 위치)에 감속용의 대경 기어(대경 기어(106a)에 해당하는 기어)를 설치할 수 없는데, 그 이유는 제 3 기어(106)에 해당하는 기어가 상기의 기다란 기어와 간섭하기 때문이다. 따라서, 해당 기술분야에서는, 기다란 기어와 맞물리는 기어는 감속 기능을 가지고 있지 않은 아이들 기어로 구성하는 것이 일반적인 관행이었다. 이에 대하여, 본 발명의 도시된 실시예에서는, 캠 링 구동 기어(28)의 대경 기어부(28b)와 제 3 기어(106)의 소경 기어(106b)를 맞물리게 하는 것에 의해, 장 기어부(28a)와 겹쳐지는 축방향의 위치(캠 링 구동 기어(28)와 제 3 기어(106)의 회전 축에 대해 직교하는 공통 평면 내의 위치)에 대경 기어(106a)를 설치할 수 있다. 따라서, 캠 링 구동 기어(28)에 더하여 제 3 기어(106)에도 감속 기능을 제공할 수 있다.
대경 기어부(28b)를 대경 기어 수용 홈(11e)으로 진입시킬 때, 장 기어부(28a)를 오프셋 기어부(11d1)와 맞물리게 함으로써, 주면 기어(11d)와 캠 링 구동 기어(28)의 사이에 충분한 맞물림 결합 영역이 확보될 수 있다. 상기 오프셋 기어부(11d1)는, 대경 기어 수용 홈(11e)에 대응하는 원주 방향의 일부 영역에만 형성되어 있기 때문에, 주면 기어(11d)의 광축 방향의 전체 폭이 확대되지 않고, 결과적으로, 캠 링(11)이 광축 방향으로 확대되지 않는다.
하우징(22)에 대한 캠 링(11)과 캠 링 구동 기어(28)의 조립 구조를 아래에서 설명한다. 하우징(22)에 형성되어 있는 3개의 캠 안내 홈(22d)은 각각, 원주방향의 반원형 홈(22d2)의 단부 가장자리에, 원통형 부분(22a)의 전방 가장자리에서 개방되는 삽입/이탈 개구(22d3)(도 3 및 도 7 참고)를 구비하고 있다. 이 삽입/이탈 개구(22d3)를 통하여, 캠 링(11)의 3개의 안내 돌출부(11c)를 각각 캠 안내 홈(22d)으로 삽입하거나 캠 안내 홈(22d)으로부터 이탈되게 할 수 있다. 안내 돌출부(11c)와 삽입/이탈 개구(22d3)의 회전 위상이 일치하는 회전 위치를 캠 링(11)의 조립/분해 위치라고 한다. 캠 링(11)의 후방 플랜지(11b)에는, 캠 링(11)이 상기 조립/분해 위치에 위치되어 있을 때에 장 기어 수납부(22b)와 대향하는 위치에, 주면 기어(11d)가 존재하지 않는 무-기어(non-gear) 영역(11g)이 형성되어 있다. 다시 말해서, 하우징(22)에 대한 캠 링(11)의 회전 가능 범위는, 캠 링(11)의 안내 돌출부(11c)가 캠 안내 홈(22d)의 한 단부(삽입/이탈 개구(22d3)의 후방에 위치되어 있는 원주방향의 반원형 홈(22d2)의 단부)로부터 다른 단부(각각의 리드 홈(22d1)의 후방 단부 가장자리)까지 이동되는 범위(각각의 캠 안내 홈(22d)의 원주 방향의 범위)에 의해 결정되지만, 주면 기어(11d)는 캠 링(11)의 상기 회전 가능 범위의 전체 원주방향 영역에 걸쳐서 형성되어 있는 것은 아니고, 캠 링(11)의 상기 회전 가능 범위의 한 단부에 있는 영역(안내 돌출부(11c)가 삽입/이탈 개구(22d3)의 후방에 각각 위치되어 있는 영역)에는, 주면 기어(11d)가 존재하지 않는 무-기어 영역(11g)으로 되어 있다. 따라서, 캠 링(11)은, 줌 모터(150)의 구동 제어하에서 조립/분해 위치까지 회전되지는 않는다. 또한, 캠 링(11) 자체도 제 1 전진이동 배럴(13) 등에 의해 덮혀 있어서, 캠 링(11)이 외부로 노출되지 않기 때문에, 손 등으로 캠 링(11)을 바깥쪽에서 파지할 수도 없다. 따라서, 의도하지 않고 캠 링(11)을 조립/분해 위치까지 회전시킬 우려가 없다. 하우징(22)으로부터 캠 링(11)을 분리시킬 때에는, 특수한 지그(jig)를 이용하여 캠 링(11)을 조립/분해 위치까지 수동으로 회전시킨다.
줌 렌즈 배럴(ZL)을 조립할 때에는, 하우징(22)과 촬상 소자 홀더(23)의 사이에 캠 링 구동 기어(28)을 포함하는 줌 기어열(120)을 편입시킨 상태에서, 캠 링(11)은, 안내 돌출부(11c)를 각각 삽입/이탈 개구(22d3)을 통하여 캠 안내 홈(22d)에 삽입시키면서, 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 전방으로부터 삽입된다. 이 캠 링(11)의 조립/분해 위치에서는, 도 10c 및 도 11d에 도시되어 있는 바와 같이, 하우징(22)의 장 기어 수납부(22b) 내에 위치되어 있는 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)와 무-기어 영역(11g) 사이의 위치 관계가, 무-기어 영역(11g)이 장 기어부(28a)와 대향하는 관계에 있기 때문에, 장 기어부(28a)와 주면 기어(11d) 사이의 맞물림 정도를 조정할 필요없이 캠 링(11)을 하우징(22) 속으로 삽입할 수 있다.
그 후에, 캠 링(11)을 조립/분해 위치에서 배럴 후퇴(수납) 회전 방향(N2)으로 회전시켜서 주면 기어(11d)를 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)와 맞물리게 한다. 이 단계에서, 캠 링(11)을 둘러싸고 있는 부재를 조립하는 순서에 따라, 캠 링(11)에 직접 액세스하여 캠 링(11)을 회전시키는 것이 어려운 경우가 있다. 예를 들면, 직진 안내 링(10), 캠 링(11), 캠 링 결합 링(14) 및 제 2 렌즈 그룹 유지 유닛(80)을 포함하는 조립 유닛을 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 전방에서 하우징(22)의 원통형 부분(22a) 속으로 삽입하고, 상기 조립 유닛을 캠 링(11)이 조립/분해 위치에 유지되게 한 채로 둔다. 계속하여, 제 2 전진이동 배럴(12)의 제 1 캠 팔로워(CF1)를 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 조립/분해 영역(CG1-X) 속으로 각각 삽입하는 것에 의해, 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 전방에서 제 2 전진이동 배럴(12)를 하우징(22)의 원통형 부분(22a) 속으로 삽입한다. 그 후, 제 2 전진이동 배럴(12)의 바깥쪽 직진 안내 키(12b)를 직진 안내 홈(13d) 속으로 각각 삽입하는 것에 의해, 하우징(22)의 원통형 부분(22a)의 전방 단부 속으로 제 1 전진이동 배럴(13)을 삽입한다. 이와 같은 조립 순서를 따르는 경우, 캠 링(11)은 외부로 노출되지 않게 제 1 전진이동 배럴(13) 및 제 2 전진이동 배럴(12)에 의해 덮힌 상태에서 조립/분해 위치에 유지되어 있기 때문에, 손으로 캠 링(11)을 파지하고 회전시키는 것이 어렵다. 다른 조립 순서로서, 제 1 전진이동 배럴(13)과 제 2 전진이동 배럴(12)을 결합시킴으로써 가동 렌즈 유닛(110)을 먼저 조립하고, 그 다음에 이 가동 렌즈 유닛(110)을 하우징(22)에 조립(삽입)할 수도 있다. 이 경우도, 캠 링(11)이 외부에 노출되지 않기 때문에, 캠 링(11)을 직접 회전시키는 것이 어렵다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 캠 링(11)의 외주면에 형성되어 있는 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 조립/분해 영역(CG1-X)의 후방에는, 광축 방향 및 원주 방향에 대해서 소정의 경사를 가지고 있는 회전 분력 부여면(CG1-K)이 형성되어 있다. 제 1 캠 팔로워(CF1)가 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈(CG1)의 조립/분해 영역(CG1-X)에 위치되어 있는 상태에서, 제 2 전진이동 배럴(12)을 광축 방향 후방으로 누르면, 제 1 캠 팔로워(CF1)가 회전 분력 부여면(CG1-K)에 맞닿아서 이를 가압하여, 회전 분력 부여면(CG1-K)의 경사 형상에 의해 캠 링(11)을 배럴 후퇴 회전 방향(N2)으로 회전시키는 분력이 생긴다. 계속하여, 캠 링(11)이 도 11d에 도시되어 있는 조립/분해 위치에서 배럴 후퇴 회전 방향(N2)으로 회전하고, 도 11c에 도시되어 있는 바와 같이, 주면 기어(11d)의 톱니가 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)에 접근하여 맞닿게 된다. 따라서, 줌 모터(150)을 렌즈 배럴 후퇴 방향으로 회전 구동시키면, 캠 링 구동 기어(28)가 공전(空轉)하지 않고 주면 기어(11d)와 맞물릴 수 있고, 그 후에는, 캠 링 구동 기어(28)의 회전 제어에 의해 도 10b 및 도 11b에 도시되어 있는 망원단 위치에서 도 10a 및 도 11a에 도시되어 있는 렌즈 배럴 수납 위치까지, 임의로 캠 링(11)을 회전 구동할 수 있다. 다시 말해서, 제 1 캠 팔로워(CF1)와 회전 분력 부여면(CG1-K)이 맞물림 안내 수단(맞물림 스타터(starter))을 구성하고, 하우징(22)에 대한 캠 링(11)의 조립/분해 위치에서는 캠 링 구동 기어(28)와 대향하는 영역에 주면 기어(11d)가 존재하지 않도록 하여, 상기 기어들 사이의 맞물림 관계를 고려할 필요없게 하고, 제 2 전진이동 배럴(12)의 조립 작업을 통해 캠 링(11)을 회전시킴으로써 상기 맞물림 안내 수단이 주면 기어(11d)와 캠 링 구동 기어(28)을 맞물리게 할 수 있으므로, 캠 링(11)의 전반적인 조립 공정이 향상된다.
본 발명을 상기의 도시된 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 본 발명의 도시된 실시예는 줌 렌즈 배럴(ZL)에 적용한 예이지만, 본 발명은 줌 렌즈 배럴 이외의 렌즈 배럴에도 적용할 수 있다. 이 경우, 렌즈 배럴은, 렌즈 배럴이 수납 위치에서 촬영 위치까지 전진할 때 캠 링(11)이 회전하거나 광축 방향으로 이동하지 않고 정지된 상태로 유지되는 타입으로 될 수 있다. 또한, 본 발명을 줌 렌즈계에 적용한 경우에, 줌 촬영 영역에서 캠 링(11)이 도시된 실시예와 같이 고정된 위치에서 회전하는 것이 아니라, 캠 링(11)이 회전하면서 광축 방향으로 이동할 수도 있다. 이 경우, 캠 링 구동 기어(28)의 장 기어부(28a)를 필요에 따라 전방으로 길이를 적절하게 연장할 수 있고, 대경 기어부(28b) 및 대경 기어 수용 홈(11e)을 도시된 실시예와 동일하게 구성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 도시된 실시예는 캠 링에 적용한 예이지만, 본 발명은 캠 링 이외의 회전 링에 대해서도 적용할 수 있다. 예를 들면, 렌즈 배럴에 있어서 광학 요소의 구동 구조로서, 회전 링과 직진 링을 상대적으로 회전 가능한 동시에 광축 방향으로 함께 이동하도록 서로 결합하고, 회전 링에 광축 방향으로 뻗어 있는 긴 회전 전달 홈을 형성하는 한편, 직진 링에는 소정의 궤적을 가진 안내 홈(예를 들면, 캠 홈이나 리드 홈)을 형성하고, 광학 요소의 유지 부재에 설치되어 있는 캠 팔로워가 직진 링의 안내 홈과 회전 링의 회전 전달 홈에 동시에 결합되는 구성이 당해 기술분야에 알려져 있다. 이러한 구성에서, 회전 링이 회전하면, 회전력이 전달된 캠 팔로워가 직진 링의 안내 홈에 따라 광축 방향으로 이동하고, 그 결과, 광학 요소의 유지 부재가 광축 방향으로 이동하게 된다. 이와 같은 구성에 있어서, 회전 링을 회전시키면서 광축 방향으로 이동시키기 위한 회전식 전진/후퇴 구조에도, 본 발명을 적용할 수 있다. 나아가서는, 도시된 실시예의 캠 링(11)에 상당하는 회전 링이, 캠 홈을 이용하지 않고 직접 광학 요소의 유지 부재를 지지하고 있는 구조에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이러한 경우에는, 회전 링은 캠 홈을 가지고 있지 않지만, 본 발명의 회전 링(다시 말해서, 캠 링(11))으로서 기능을 한다. 다시 말해서, 본 발명은, 렌즈 배럴의 회전 링이 모터로부터의 회전 구동력을 받는 주면 기어를 포함하고 있고, 그 회전 구동력에 의해 회전 링이 광축 방향으로 이동된다면, 다양한 타입의 렌즈 배럴에 폭넓게 적용될 수 있다.
상기한 본 발명의 특정 실시예에는 본 발명의 청구항의 기술사상 및 기술영역 내에 있는 여러가지 수정이 가해질 수 있다. 본 명세서에 포함된 모든 사항은 예시적인 것이며 본 발명의 기술영역을 제한하는 것은 아니다.
8: 제 2 렌즈 그룹 이동 프레임(광학 요소의 유지 부재)
10: 직진 안내 링
11: 캠 링(회전 링)
11b: 후방 플랜지
11c: 안내 돌출부
11d: 주면 기어
11d1: 오프셋 기어부
11e: 대경 기어 수용 홈
11g: 무-기어 영역
12: 제 2 전진이동 배럴(광학 요소의 유지 부재)
12b: 바깥쪽 직진 안내 키
12c: 안쪽 직진 안내 키
12d: 캠 팔로워 유지 시트
13: 제 1 전진이동 배럴
14: 캠 링 결합 링
22: 하우징(고정 링)
22b: 장 기어 수납부
22d: 캠 안내 홈
22d1: 리드 홈
22d2: 원주방향의 반원형 홈
22d3: 삽입/이탈 개구
22e: 직진 안내 홈
23: 촬상 소자 홀더
28: 캠 링 구동 기어(회전 링 구동 기어)
28a: 장 기어부
28b: 대경 기어부
80: 제 2 렌즈 그룹 유지 유닛
103: 웜 기어
110: 가동 렌즈 유닛
120: 줌 기어열
150: 줌 모터
160: AF 모터
CF1: 제 1 캠 팔로워
CF2: 제 2 캠 팔로워
CG1: 제 1 렌즈 그룹 제어 캠 홈
CG1-K: 회전 분력 부여면
CG1-X: 조립/분해 영역
CG2: 제 2 렌즈 그룹 제어 캠 홈
LG1: 제 1 렌즈 그룹
LG2: 제 2 렌즈 그룹
LG3: 제 3 렌즈 그룹
O: 광축
ZL: 줌 렌즈 배럴

Claims (5)

  1. 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조로서,
    고정 링;
    회전하면서 광축 방향으로 이동가능하게 상기 고정 링에 의해 지지되어 있으며, 광축 방향에 대해 후방 단부에 주면 기어를 포함하고 있는 회전 링; 및
    상기 고정 링에 의해 지지되어 있는 모터에 의해 회전 구동되는 회전 링 구동 기어를 포함하고 있고,
    상기 회전 링 구동 기어는, 상기 회전 링의 광축 방향의 전체 이동 범위에서 상기 주면 기어와 맞물리도록 광축 방향으로 충분히 길게 형성되어 있는 장 기어부와, 상기 장 기어부의 후방 단부에 설치된 대경 기어부를 포함하고 있고, 상기 모터의 회전 구동력은 상기 대경 기어부로 전달되고; 그리고
    상기 회전 링은, 상기 회전 링의 후방 단부에 상기 대경 기어부가 진입할 수 있는 대경 기어 수용 홈을 구비하고 있고, 상기 회전 링이 광축 방향의 후방 이동단으로 이동할 때, 상기 대경 기어부가 상기 광축 방향에 대하여 상기 주면 기어와 겹치도록 상기 회전 링 구동 기어의 상기 대경 기어부가 상기 대경 기어 수용 홈으로 진입하는 것을 특징으로 하는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주면 기어는, 상기 대경 기어 수용 홈의 전방으로 뻗어 있는 구역에 걸쳐서, 상기 주면 기어의 나머지 부분에 대하여, 광축 방향 전방으로 오프셋되어 있는 오프셋 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 배럴이 수납 위치에 있을 때 상기 회전 링은 상기 후방 이동단에 위치되어 있고,
    상기 렌즈 배럴이 촬영 상태로 이동할 때 상기 회전 링은 상기 후방 이동단으로부터 광축 방향 전방으로 이동하는 것을 특징으로 하는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 링은 적어도 하나의 캠 홈을 구비하고 있는 캠 링을 포함하고 있고, 상기 캠 홈과 결합되는 적어도 하나의 캠 팔로워를 구비한 광학 요소 유지 부재는 상기 캠 링이 회전할 때 상기 캠 링에 대해 광축 방향으로 상대 이동하도록 상기 캠 홈을 통해서 안내되는 것을 특징으로 하는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 링의 상기 대경 기어 수용 홈의 원주방향의 길이는 상기 대경 기어부의 직경보다 큰 여유간격을 포함하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 렌즈 배럴의 회전식 전진 후퇴 구조.
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