JP4727300B2 - 可動部材の支持構造およびレンズ鏡筒の可動部材支持構造 - Google Patents

Description

本発明はレンズ鏡筒などにおける可動部材の支持構造に関し、特に可動部材のバックラッシュ除去構造に関する。

可動部材の摺動部分には構造上遊び（バックラッシュ）が不可欠であるが、バックラッシュは同時に可動部材の移動精度に影響するため、様々なバックラッシュ除去構造が提案されている。例えば、レンズ群を光軸方向に移動させるためのカム環等の回転環を、鏡筒沈胴位置から撮影領域になるまでは前方に繰り出すタイプのレンズ鏡筒が知られているが、このような回転環をバックラッシュ取りするための機構は、構造が複雑になりがちであった。

出願人は、この課題を解決する手段を、特開2004-170961号公報に記載の発明で提案した。この発明は、環状部材の内側に、軸線方向に相対移動可能かつ一体に回動するように支持された第１と第２の回転環状体を設け、この第１と第２の回転環状体にそれぞれ設けた第１と第２の摺接面を、環状部材の内周面に形成した一対の周方向面の一方と他方に当接するように付勢力をかけることにより、シンプルな構造でのバックラッシュ取りを可能としている。

特開2004-170961号公報

レンズ鏡筒などでは、上記公開発明における回転環状体のような回転部材のみならず、軸方向へ直進移動する直進部材も多用されており、回転部材と直進部材のような別々の動きをする可動部材に関して、より簡易な構造でバックラッシュ取りを行いたいという要求がある。本発明は、この要求を満たすべく、従来に比してより簡単な構成で、複数部材のバックラッシュ取りを行うことができる可動部材の支持構造を提供することを目的とする。

本発明の可動部材の支持構造は、支持環と、該支持環の内側に、回転方向には一体に回動し軸線方向への互いの相対移動は可能にして支持された第１と第２の回転部材と、支持環の内側に、第１の回転部材と軸線方向に一体に移動するように結合された直進部材と、第１と第２の回転部材を離間する方向に付勢する付勢手段と、支持環の内周面に軸線方向に離間させて形成した第１と第２の位置規制面とを備え、付勢手段の付勢力によって第１の回転部材を介して移動付勢される直進部材と、同じく付勢手段の付勢力によって移動付勢される第２の回転部材のそれぞれの軸方向位置を、第１と第２の位置規制面により規制することを特徴としている。

支持環の内周面に、少なくとも前後の一端部が閉じられた軸方向溝を形成し、該軸方向溝に摺動可能に嵌まる径方向突部を直進部材に設け、この軸方向溝の閉塞端部を、直進部材に対する位置規制面として用いることが好ましい。支持環側の軸方向溝と直進部材側の径方向突部はそれぞれ、周方向に位置を異ならせて複数設けられていることが好ましい。

また、支持環の内周面に周方向溝を形成し、該周方向溝に摺動可能に嵌まる径方向突部を第２の回転部材に設け、この周方向溝の一対の対向壁面の一方を、第２の回転部材に対する位置規制面として用いることが好ましい。第２の回転部材の径方向突部は、周方向に位置を異ならせて複数設けられていることが好ましい。支持環側の周方向溝は、周方向に位置を異ならせて複数設けてもよいし、あるいは周方向に一続きの溝とすることもできる。

第１と第２の回転部材のそれぞれを支持環と略同心をなす環状体とし、この環状の第１と第２の回転部材の対向端面間に圧縮ばねを配することで、付勢手段の構造を簡略にすることができる。この場合、周方向に位置を異ならせて複数の圧縮ばねを設けると、倒れなどの不具合が生じにくい。

直進部材には、第１の回転部材に対する第２の回転部材の最大離間位置を規制する離間規制部を設けてもよい。

本発明の可動部材の支持構造では、第１と第２の回転部材を、支持環に対して回転しながら軸線方向に移動する回転進退状態と、該回転進退による前後少なくとも一方の移動端で軸線方向に移動せず回転する定位置回転状態とに切り換え可能とし、該定位置回転状態で、直進部材と第２の回転部材を第１と第２の位置規制面に当接させ、回転進退状態で直進部材と第２の回転部材が第１と第２の位置規制面から離間されるように構成することが望ましい。

より好ましくは、第２の回転部材を外周面にヘリコイドを有するヘリコイド環とし、支持環には、このヘリコイド環が螺合するヘリコイドを内周面に設け、該ヘリコイドの螺合状態で第１と第２の回転部材に回転進退動作が与えられ、第１と第２の回転部材の定位置回転状態ではヘリコイドの螺合が解除されるように構成するとよい。

本発明の可動部材の支持構造は、特にレンズ鏡筒に好適である。すなわち、直進部材の軸方向移動と、第１と第２の回転部材の回転とに応じて支持環の軸線方向へ進退移動される、少なくとも一つの光学部材を備えた場合に、この光学部材に対して高い位置精度を与えることができる。

本発明はまた、レンズ鏡筒の可動部材支持構造に関しており、軸線方向を光軸と略平行とした支持環と、この支持環の内側に、回転方向には一体に回動し光軸方向への互いの相対移動は可能にして支持された第１と第２の回転環と、支持環の内側に、第１の回転環と光軸方向に一体に移動するように結合された直進環と、直進環を介して支持される少なくとも一つの光学部材と、第１と第２の回転環を離間する方向に付勢する付勢手段と、支持環の内周面に光軸方向に離間させて形成した第１と第２の位置規制面を備え、第１と第２の位置規制面は、付勢手段の付勢力によって第１の回転環を介して移動付勢される直進環と、第２の回転環の軸方向位置を規制することを特徴としている。

本発明はまた、相対回転可能かつ回転軸方向に一体に移動するように支持部材に支持された第１と第２の可動部材を備えた可動部材の支持構造において、支持部材に、回転軸方向において互いに反対方向を向く第１と第２の位置規制面を設け、第１の可動部材を、回転軸方向に分割されかつ該回転軸方向に相対移動可能な２つのサブ部材とし、一方のサブ部材を、第２の可動部材と上記回転軸方向に一体に移動するように結合された移動力伝達サブ部材とし、他方のサブ部材を、第１と第２の位置規制面の一方に係合可能な係合部を有する移動規制サブ部材とし、第２の可動部材に、第１と第２の位置規制面の他方に当接可能な係合部を設け、移動力伝達サブ部材と移動規制サブ部材を離間する方向に付勢する付勢手段を設け、この付勢手段の付勢力によって、移動規制サブ部材の係合部と第２の可動部材の係合部がそれぞれ対応する第１と第２の位置規制面に当接され、第１と第２の可動部材の回転軸方向位置が規制されることを特徴としている。

以上の本発明によれば、回転部材と直進部材のような別々の動きをする複数の可動部材に対して、簡単かつ安価にバックラッシュ取りを行うことができる。

[レンズ鏡筒全体の説明]
本発明を適用したズームレンズ鏡筒４０の側断面を図１ないし図３に示す。ズームレンズ鏡筒４０はデジタルカメラに搭載されており、図１は、ズームレンズ鏡筒４０が不図示のカメラボディ内に収納（沈胴）された状態であり、図２はワイド端、図３はテレ端の撮影状態である。

ズームレンズ鏡筒４０の撮影光学系は、物体側から順に第１レンズ群Ｌ１、シャッタＳ、絞りＡ、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ１８、ＣＣＤ２０を備えている。撮影状態において、これらの各光学要素は共通の撮影光軸Ｚ上に位置する（図２、図３）。ズーミングは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を撮影光軸Ｚに沿って所定の軌跡で進退させることによって行い、フォーカシングは同方向への第３レンズ群Ｌ３の移動で行う。なお、以下の説明中で光軸方向という記載は、撮影光軸Ｚと平行な方向を意味している。また、以下の説明中での前後方向とは撮影光軸Ｚに沿う方向を意味し、被写体側を前方、像面側を後方とする。

固定環（支持環、支持部材）１６はカメラボディ内に固定されており、この固定環１６の後部にＣＣＤ支持板１７が固定されている。ＣＣＤ支持板１７はＣＣＤ２０を保持しており、ＣＣＤ２０の前部には、防塵用のパッキン１９を挟んでローパスフィルタ１８が保持されている。

第３レンズ群Ｌ３を保持する３群レンズ枠６は、ガイド軸６ａを介して撮影光軸Ｚと平行な方向に直進案内されており、フォーカスモータ３１によって前後に進退移動させることができる。ガイド軸６ａの前端部と後端部はそれぞれ、固定環１６とＣＣＤ支持板１７に固定されている。

固定環１６の上部には、ズームギヤユニット３０が支持されている。ズームギヤユニット３０はズームギヤ２９と減速ギヤボックスから構成されており、減速ギヤ列を介して、ズームモータ２９の駆動力をズームギヤ２９ａに伝える。ズームギヤ２９ａは、撮影光軸Ｚと平行なズームギヤ軸２９ｂによって固定環１６に枢着されている。

図１０及び図１１に示すように、固定環１６の内周面には、撮影光軸Ｚと平行な３本の直進案内溝（軸方向溝）１６ａ、撮影光軸Ｚに対して傾斜する内面ヘリコイド１６ｂ、内面ヘリコイド１６ｂと平行な３本の斜行溝１６ｃ、及び各斜行溝１６ｃの前端部に連通する周方向への回転ガイド溝（周方向溝）１６ｄが形成されている。内面ヘリコイド１６ｂは、回転ガイド溝１６ｄが設けられた固定環１６前部の領域には形成されていない。

図８及び図１２に示すように、ヘリコイド環（第２の回転部材、第２の回転環、第１の可動部材、移動力伝達サブ部材）１５は、斜行溝１６ｃ及び回転ガイド溝１６ｄに係合するフランジ部（径方向突部、係合部）１５ａと、内面ヘリコイド１６ｂに螺合する外面ヘリコイド１５ｂとを外周面に有している。一部の外面ヘリコイド１５ｂ上には、ズームギヤ２９ａと螺合する環状ギヤ１５ｃが形成されている。従って、ズームギヤ２９ａから環状ギヤ１５ｃへ回転力が与えられたときヘリコイド環１５は、内面ヘリコイド１６ｂと外面ヘリコイド１５ｂが螺合関係にある状態では回転しながら光軸方向へ進退し、外面ヘリコイド１５ｂの後端部が内面ヘリコイド１６ｂの前端部を越えるまで前方に移動すると、外面ヘリコイド１５ｂが内面ヘリコイド１６ｂから外れ、回転ガイド溝１６ｄとフランジ部１５ａの係合関係によって周方向回転のみを行う。斜行溝１６ｃは、内面ヘリコイド１６ｂと外面ヘリコイド１５ｂが螺合している状態においてフランジ部１５ａと固定環１６の干渉を防ぐための逃げ溝である。

ヘリコイド環１５の内周面に形成した回転伝達凹部１５ｄに対し、第１繰出筒（第１の回転部材、第１の回転環、第１の可動部材、移動規制サブ部材）１４の後端部から後方に突設した回転伝達突起１４ａが嵌入されている。回転伝達凹部１５ｄと回転伝達突起１４ａはそれぞれ、周方向に位置を異ならせて３箇所設けられており、周方向位置が対応するそれぞれの回転伝達突起１４ａと回転伝達凹部１５ｄは、光軸方向への相対摺動は許容し、周方向への相対回動は規制するように（回転伝達可能に）結合されている。すなわち、第１繰出筒１４とヘリコイド環１５は一体に回転する。第１繰出筒１４とヘリコイド環１５の間には、互いを光軸方向での離間方向へ付勢する３つの離間付勢ばね（付勢手段）２８が設けられている。

第１繰出筒１４の内周面には、内径方向に突出する内径突起１４ｂと、周方向溝１４ｃと、撮影光軸Ｚと平行な３本の回転伝達溝１４ｄとが形成されている。内径突起１４ｂは、周方向に位置を異ならせて複数が設けられている。回転伝達溝１４ｄは、３つの回転伝達突起１４ａに対応する周方向位置に形成されており、その後端部は、回転伝達突起１４ａを貫通して後方へ向け開口されている。また、ヘリコイド環１５の内周面には周方向溝１５ｅが形成されている。

一体に回転する第１繰出筒１４とヘリコイド環１５の内側には、直進案内環（直進部材、直進環、第２の可動部材）１３が支持される。直進案内環１３の外周面には光軸方向の後方から順に、外径方向へ突出する３つの直進案内突起（径方向突部、係合部）１３ａと、それぞれ周方向に位置を異ならせて複数設けた外径突起１３ｂ及び１３ｃと、周方向溝１３ｄとが形成されている。直進案内突起１３ａは、直進案内環１３の外周面の後端部に設けた環状フランジ（離間規制部）１３ｅから、さらに外径方向に向けて突設されている。直進案内環１３は、直進案内突起１３ａを直進案内溝１６ａに係合させることで、固定環１６に対し光軸方向に直進案内される。第１繰出筒１４は、周方向溝１４ｃを外径突起１３ｃに係合させ、かつ内径突起１４ｂを周方向溝１３ｄに係合させることで、直進案内環１３に対して相対回動可能に結合される。ヘリコイド環１５も、周方向溝１５ｅを外径突起１３ｂに係合させることで、直進案内環１３に対して相対回動可能に結合される。

直進案内環１３には、内周面と外周面を貫通する３つのローラガイド溝１３ｆが形成されている。各ローラガイド溝１３ｆは、光軸方向の前後端に周方向溝部を有し、この前後の周方向溝部を撮影光軸Ｚに対して傾斜するリード溝部で接続した形状となっている。それぞれのローラガイド溝１３ｆに対し、カム環９の外周面に設けたガイドローラ２６が嵌まっている。ガイドローラ２６はさらに、ローラガイド溝１３ｆを貫通して第１繰出筒１４の回転伝達溝１４ｄに嵌まっている。図５や図６に示すように、各回転伝達溝１４ｄの前端部付近には、付勢板ばね２４に３箇所設けたローラ押圧片２４ａが嵌っている。付勢板ばね２４は、ローラガイド溝１３ｆのうち前方の周方向溝部内にガイドローラ２６が位置するときに、ローラ押圧片２４ａによってガイドローラ２６を後方へ押圧し、ガイドローラ２６とローラガイド溝１３ｆの間のバックラッシュを取る。

以上の構造から、固定環１６に対する、カム環９、直進案内環１３、第１繰出筒１４、ヘリコイド環１５の動作態様が理解される。すなわち、図１及び図４に示す鏡筒沈胴状態において、ズームモータ２９によってズームギヤ２９ａを鏡筒繰出方向に回転駆動すると、内面ヘリコイド１６ｂと外面ヘリコイド１５ｂの関係によってヘリコイド環１５が回転しながら前方に繰り出される。ヘリコイド環１５と第１繰出筒１４は、直進案内環１３を介して間接的に結合されているため、ヘリコイド環１５が回転繰出されると、第１繰出筒１４も同方向に回転しながら前方に繰り出され、直進案内環１３はヘリコイド環１５及び第１繰出筒１４と共に前方へ直進移動する。また、第１繰出筒１４の回転力は回転伝達溝１４ｄとガイドローラ２６を介してカム環９に伝達される。ガイドローラ２６はローラガイド溝１３ｆにも嵌まっているため、直進案内環１３に対してカム環９は、ローラガイド溝１３ｆのリード溝部の形状に従って回転しながら前方に繰り出される。直進案内環１３自体も第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５と共に前方に直進移動しているため、結果としてカム環９には、ローラガイド溝１３ｆ（リード溝部）に従う回転繰出分と、直進案内環１３の前方への直進移動分とを合わせた光軸方向移動量が与えられる。

以上の回転繰出動作は外面ヘリコイド１５ｂと内面ヘリコイド１６ｂが螺合している間行われ、このときフランジ部１５ａは斜行溝１６ｃ内を移動している。ヘリコイド環１５が図２及び図５に示すワイド端撮影位置の近くまで繰り出されると、外面ヘリコイド１５ｂと内面ヘリコイド１６ｂの螺合が解除されて、フランジ部１５ａが斜行溝１６ｃから回転ガイド溝１６ｄ内へ入る。すると、ヘリコイドによる回転繰出力が作用しなくなるため、ヘリコイド環１５と第１繰出筒１４は、フランジ部１５ａと回転ガイド溝１６ｄの係合関係によって光軸方向の一定位置で回動のみを行うようになる。また、フランジ部１５ａが斜行溝１６ｃから回転ガイド溝１６ｄ内へ入るのとほぼ同時に、ガイドローラ２６はローラガイド溝１３ｆのリード溝部から前方の周方向溝部に入る。すると、カム環９に対しても前方への移動力が与えられなくなり、カム環９は第１繰出筒１４の回転に応じて一定位置で回動のみ行うようになる。

ズームギヤ２９ａを鏡筒沈胴方向に回転駆動させると、以上と逆の動作が行われる。そして、ガイドローラ２６がローラガイド溝１３ｆのリード溝部から後方の周方向溝部に入るまでヘリコイド環１５に回転を与えると、各部材が図１及び図４に示す収納位置まで後退する。

続いて、カム環９を介して駆動される部分の構造を説明する。図８に示すように、直進案内環１３の内周面には、撮影光軸Ｚと平行な第１直進案内溝１３ｇと第２直進案内溝１３ｈが、それぞれ周方向に位置を異ならせて形成されている。第１直進案内溝１３ｇに対し、２群直進案内板１０に設けた直進案内突起１０ａ（図８）が摺動可能に係合している。第２直進案内溝１３ｈに対しては、第２繰出筒１２の後端部外周面に突設した直進案内突起１２ａ（図１０）が摺動可能に係合している。したがって、第２繰出筒１２と２群直進案内板１０はいずれも、直進案内環１３を介して光軸方向に直進案内されている。

２群直進案内板１０は、カム環９に対して、相対回転可能かつ光軸方向に一体に移動するように結合されており、前方へ向けて突出する３つの直進案内キー１０ｂを有している。直進案内キー１０ｂは、カム環９の内側に支持された２群移動環８の直進案内溝８ａ（図９）に係合しており、２群移動環８を光軸方向に直進案内している。カム環９の内周面には２群カム溝９ａが形成されており、２群カム溝９ａに対して、２群移動環８の外周面に突設したカムフォロア８ｂが係合している。２群移動環８は２群直進案内板１０を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環９が回転すると、２群カム溝９ａの形状に従って、２群移動環８が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。

２群移動環８は、撮影光軸Ｚと平行な軸である退避支持軸５ａ（図９）を介して２群レンズ枠５を軸支し、２群レンズ枠５に第２レンズ群Ｌ２が保持されている。退避支持軸５ａは撮影光軸Ｚから偏心した位置にあり、２群レンズ枠５は、退避支持軸５ａを回動中心として、第２レンズ群Ｌ２の光軸を撮影光軸Ｚと一致させる挿入位置（図２及び図３）と、第２レンズ群Ｌ２を撮影光軸Ｚの上方に退避させた退避位置（図１）との間で回動することができ、挿入位置へ向けてばね付勢されている。２群レンズ枠５は、光軸方向には２群移動環８と一体に移動する。ＣＣＤ支持板１７には２群レンズ枠５に係合可能な位置にカム突起１７ａ（図８）が前方に向けて突設されており、２群移動環８が像面方向に移動してＣＣＤ支持板１７に接近すると、カム突起１７ａが２群レンズ枠５を押圧して、ばね付勢力に抗して退避位置に回動させる。

第２繰出筒１２の内周面には、光軸方向へ向けて直進案内溝１２ｂ（図１０）が形成されており、直進案内溝１２ｂに対して、第３繰出筒１１の後端部付近の外周面に形成した係合突起１１ａ（図９）が摺動可能に嵌合している。すなわち、第３繰出筒１１は、直進案内環１３と第２繰出筒１２を介して光軸方向に直進案内されている。第２繰出筒１２は、カム環９に対して相対回転可能かつ光軸方向には一体に移動するように結合されている。一方、第３繰出筒１１は、内径方向に突出するカムフォロア２５を、カム環９の外周面に形成した１群カム溝９ｂに摺動可能に嵌合させており、カム環９の回転に応じて所定の軌跡で光軸方向に前後移動される。

第３繰出筒１１の内側には、１群支持環２３を介して１群レンズ枠４を支持している。１群レンズ枠４は第１レンズ群Ｌ１を保持しており、その外周面に形成した調整ねじ４ａが、１群支持環２３の内周面に形成した調整ねじ２３ａに螺合している。１群レンズ枠４と１群支持環２３の結合体は第３繰出筒１１の内側に光軸方向へ移動可能に支持されており、半環状の抜止リング３によって１群支持環２３と１群レンズ枠４の光軸方向位置規制を行っている。

第１レンズ群Ｌ１を支持する第３繰出筒１１と、第２レンズ群Ｌ２を支持する２群移動環８は、一対の接近付勢ばね２７によって、光軸方向において互いに接近するように付勢されている。

第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間には、シャッタＳと絞りＡを有するシャッタユニット７が支持されている。シャッタユニット７は、２群移動環８の内側に固定されている。

第３繰出筒１１の前端部付近にはバリヤ支持環２１が設けられており、このバリヤ支持環２１を介してレンズバリヤ２２が支持されている。レンズバリヤ２２は、撮影光軸Ｚから偏心した軸によって回転駆動される一対の板状部材からなり、図１の鏡筒沈胴状態には撮影開口を閉じて第１レンズ群Ｌ１を保護し、図２及び図３撮影時には開かれる。

以上の構造からなるズームレンズ鏡筒４０は次のように動作する。なお、カム環９が収納位置から定位置回転状態に繰り出される段階までは既に説明しているので簡潔に述べる。図１の鏡筒沈胴状態では、ズームレンズ鏡筒４０はカメラボディ内に格納されている。この鏡筒沈胴状態においてカメラのメインスイッチをオンすると、ズームモータ２９が鏡筒繰出方向に駆動されてズームギヤ２９ａが回転し、ヘリコイド環１５と第１繰出筒１４の結合体が外面ヘリコイド１５ｂと内面ヘリコイド１６ｂに従って回転繰出される。直進案内環１３は、第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５と共に前方に直進移動する。このとき、第１繰出筒１４から回転力が付与されるカム環９は、直進案内環１３の前方への直進移動分と、該直進案内環１３との間に設けたリード構造（ガイドローラ２６、ローラガイド溝１３ｆのリード溝部）による繰出分との合成移動を行う。ヘリコイド環１５とカム環９が前方の所定位置まで繰り出されると、それぞれの回転繰出構造（ヘリコイド、リード）の機能が解除されて周方向回転のみを行うようになる。

カム環９が回転すると、その内側では、２群直進案内板１０を介して直進案内された２群移動環８が、カムフォロア８ｂと２群カム溝９ａの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。図１の鏡筒沈胴状態では、２群移動環８内の２群レンズ枠５は、ＣＣＤ支持板１７に突設したカム突起１７ａの作用によって、撮影光軸Ｚから上方へ離脱した退避位置に保持されており、該２群レンズ枠５は、２群移動環８がズーム領域まで繰り出される途中でカム突起１７ａから離れて、ばね付勢力によって第２レンズ群Ｌ２の光軸を撮影光軸Ｚと一致させる挿入位置に回動する。以後、ズームレンズ鏡筒４０を再び沈胴状態にさせるまで、２群レンズ枠５は挿入位置に保持される。

また、カム環９が回転すると、カム環９の外側では、第２繰出筒１２を介して直進案内された第３繰出筒１１が、カムフォロア２５と１群カム溝９ｂの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。

すなわち、撮像面（ＣＣＤ２０の受光面）に対する第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の繰出位置はそれぞれ、前者が、固定環１６に対するカム環９の前方移動量と、該カム環９に対する第３繰出筒１１のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、固定環１６に対するカム環９の前方移動量と、該カム環９に対する２群移動環８のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Ｚ上を移動することにより行われる。図１の沈胴状態から鏡筒繰出動作を行うと、まず図２に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ２９を鏡筒繰出方向に駆動させると、図３に示すテレ端の繰出状態となる。

図２と図３から分かるように、本実施形態のズームレンズ鏡筒４０は、ワイド端では第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の間隔が大きく、テレ端では、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が互いの接近方向に移動して間隔が小さくなる。この第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の空気間隔の変化は、２群カム溝９ａと１群カム溝９ｂの軌跡によって与えられるものである。テレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環９、第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５は、前述の定位置回転のみを行い、光軸方向へは進退しない。

ズーム領域では、被写体距離に応じてフォーカスモータ３１を駆動することにより、第３レンズ群Ｌ３が撮影光軸Ｚに沿って移動してフォーカシングが実行される。

カメラのメインスイッチをオフすると、ズームモータ２９が鏡筒沈胴方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒４０は上記の繰出動作とは逆の収納動作を行い、図１の沈胴状態になる。この沈胴位置への移動の途中で、２群レンズ枠５がカム突起１７ａによって退避位置に回動され、２群移動環８と共に後退する。ズームレンズ鏡筒４０が沈胴状態まで達すると、第２レンズ群Ｌ２は、光軸方向において第３レンズ群Ｌ３、ローパスフィルタ１８及びＣＣＤ２０と同位置に格納される（鏡筒の径方向に重なる）。この沈胴時の第２レンズ群Ｌ２の退避構造によってズームレンズ鏡筒４０の収納長が短くなり、カメラの厚みを小さくすることが可能となっている。

[本発明の特徴部分の説明]
以上のようにズームレンズ鏡筒４０では、鏡筒沈胴状態から撮影状態（ズーム領域）に達する段階までは、第１繰出筒１４とヘリコイド環１５を前方へ回転繰出させ、撮影状態においては第１繰出筒１４とヘリコイド環１５を光軸方向に移動させることなく定位置で回転させる。直進案内環１３は、鏡筒沈胴状態から撮影状態になるときに第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５に追従して前方へ移動し、撮影状態では光軸方向へ移動しない。この直進案内環１３、第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５の支持構造、特に撮影状態におけるバックラッシュ取りの構造について説明する。

前述したように、光軸方向において分割された第１繰出筒１４とヘリコイド環１５の対向端面間には、互いを光軸方向での離間方向へ付勢する３つの離間付勢ばね２８が設けられている。離間付勢ばね２８は圧縮コイルばねからなり、図１４に示すように、ヘリコイド環１５の前端部に開口するばね収納孔１５ｆに収納されている。離間付勢ばね２８は、自由状態においてばね収納孔１５ｆから突出し、その前端部が第１繰出筒１４の後端部のばね当付部１４ｅに当接している。ばね当付部１４ｅには、離間付勢ばね２８の前端部が嵌まる半球状の支持突起１４ｆが突設されている。

第１繰出筒１４とヘリコイド環１５はまた、周方向溝１４ｃと外径突起１３ｃ、周方向溝１３ｄと内径突起１４ｂ、周方向溝１５ｅと外径突起１３ｂの嵌合関係によって、それぞれが直進案内環１３に対して相対回転可能に結合されている。図１４に示すように、周方向溝１４ｃと外径突起１３ｃ、周方向溝１３ｄと内径突起１４ｂの嵌合部分は、光軸方向へのクリアランスが小さく、第１繰出筒１４と直進案内環１３は、実質的に光軸方向へ一体に移動する（光軸方向への移動力を伝達する）ように結合されている。一方、周方向溝１５ｅと外径突起１３ｂは光軸方向に余裕をもって嵌まっており、直進案内環１３に対してヘリコイド環１５は、光軸方向に相対移動が許されている。つまり、ヘリコイド環１５と直進案内環１３は緩い結合関係にある。なお、直進案内環１３と第１繰出筒１４は、周方向溝１４ｃと外径突起１３ｃ、周方向溝１３ｄと内径突起１４ｂの前後２箇所で結合されているが、結合箇所は少なくとも軸方向における一箇所でも足りる。例えば、本実施形態では、周方向溝１４ｃと外径突起１３ｃの係合部分の方が、周方向溝１３ｄと内径突起１４ｂの係合部分よりも大きく形成されており、直進案内環１３と第１繰出筒１４を光軸方向に一体化させているのは、実質的には、前者の周方向溝１４ｃと外径突起１３ｃである。後者の周方向溝１３ｄと内径突起１４ｂは、ローラガイド溝１３ｆが形成されることで多少の可撓性を持つ直進案内環１３の先端部付近を安定させるための補強部である。

直進案内環１３に対するヘリコイド環１５の光軸方向後方への相対移動は、ヘリコイド環１５が直進案内環１３の環状フランジ１３ｅに当接することで規制される。ヘリコイド環１５が環状フランジ１３ｅに当接するときが、第１繰出筒１４とヘリコイド環１５が光軸方向で最も離間されている状態である。この最大離間状態においても、第１繰出筒１４のばね当付部１４ｅとヘリコイド環１５のばね収納孔１５ｆの光軸方向の間隔は、離間付勢ばね２８の自由長よりも狭くなり、離間付勢ばね２８は、圧縮された状態で第１繰出筒１４とヘリコイド環１５の対向端面間に保持される。圧縮された離間付勢ばね２８はその復元力によって、第１繰出筒１４とヘリコイド環１５を互いの離間方向、すなわち第１繰出筒１４を光軸方向前方、ヘリコイド環１５を光軸方向後方に付勢する。

図１３及び図１４に示すように、固定環１６の内周面に形成した回転ガイド溝１６ｄは、光軸方向に離間して対向する一対の平行な周方向面１６ｄ-Ｆと周方向面（位置規制面）１６ｄ-Ｒを有し、ヘリコイド環１５側の３つのフランジ部１５ａはそれぞれ、周方向面１６ｄ-Ｆ、１６ｄ-Ｒと平行な平面部１５ａ-Ｆ、１５ａ-Ｒを有している。フランジ部１５ａの平面部１５ａ-Ｆ、１５ａ-Ｒの間隔（フランジ幅）は、回転ガイド溝１６ｄの周方向面１６ｄ-Ｆ、１６ｄ-Ｒの間隔（溝幅）よりも若干小さく設定されている。また、固定環１６の内周面に形成した直進案内溝１６ａは、光軸方向の後端部が固定環１６の後端に開放されている一方、光軸方向の前端部は塞がれて位置規制面１６ａ-Ｓが形成されている。

図１４は、撮影状態における直進案内環１３、第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５の光軸方向位置関係を示している。前述の通り、撮影状態では外面ヘリコイド１５ｂと内面ヘリコイド１６ｂの螺合関係は解除されており、回転ガイド溝１６ｄに対してフランジ部１５ａが、図１３の「ワイド」位置から「テレ」位置の間で嵌まることによって、ヘリコイド環１５は固定環１６に対して光軸方向に移動規制される。すると、離間付勢ばね２８の付勢力によって、フランジ部１５ａの後面側の平面部１５ａ-Ｒが、回転ガイド溝１６ｄの周方向面１６ｄ-Ｒに押し付けられる。一方、第１繰出筒１４に対しては離間付勢ばね２８によって前方への付勢力が作用しており、この付勢力は、周方向溝１４ｃと外径突起１３ｃ（及び内径突起１４ｂと周方向溝１３ｄ）の係合関係によって、直進案内環１３にも作用している。撮影状態では、直進案内環１３の直進案内突起１３ａが直進案内溝１６ａの前端部に位置しており（図１３の「撮影時」位置）、離間付勢ばね２８から受ける付勢力によって、直進案内突起１３ａが位置規制面１６ａ-Ｓに押し付けられる。つまり、図１４の撮影状態では、光軸方向前方に向けて形成した周方向面１６ｄ-Ｒによりヘリコイド環１５の光軸方向位置が決定され、光軸方向後方に向けて形成した位置規制面１６ａ-Ｓにより直進案内環１３と第１繰出筒１４の光軸方向位置が決定される。この２つの位置規制面である周方向面１６ｄ-Ｒと位置規制面１６ａ-Ｓの光軸方向間隔は、前述の最大離間状態（ヘリコイド環１５が直進案内環１３の環状フランジ１３ｅに当接する状態）よりも第１繰出筒１４とヘリコイド環１５を接近させるように設定されている。そのため、図１４の撮影状態では、ヘリコイド環１５が直進案内環１３の環状フランジ１３ｅから離れて若干前方に移動されており、鏡筒沈胴状態よりも離間付勢ばね２８の圧縮度が高くなっている。

このように、撮影状態では、ヘリコイド環１５に作用する後方への付勢力と、直進案内環１３及び第１繰出筒１４に作用する前方への付勢力をそれぞれ、固定環１６に形成した周方向面１６ｄ-Ｒと位置規制面１６ａ-Ｓで受けることにより、直進案内環１３、第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５の光軸方向位置が規制され、バックラッシュを除去することができる。特に、直進案内環１３は、カム環９や第２繰出筒１２を繰り出すためのローラガイド溝１３ｆを有し、その内部の各部材の位置精度に深く関わる部材である。この直進案内環１３が光軸方向に付勢されて固定環１６に対して直接係合して位置決めされる構造としたので、撮影状態での各光学要素の位置精度を高く保つことができる。

撮影状態から鏡筒沈胴状態になるときには、ヘリコイド環１５のフランジ部１５ａは、ヘリコイド環１５の回転収納動作に伴って、固定環１６の回転ガイド溝１６ｄから斜行溝１６ｃに入り、図１３の「収納」位置まで移動される。また、直進案内環１３の直進案内突起１３ａは、直進案内環１３の後退動作に伴って直進案内溝１６ａ内を光軸方向に移動し、図１３の「収納」位置まで移動される。すると、フランジ部１５ａと直進案内突起１３ａはそれぞれ、撮影状態において当接していた周方向面１６ｄ-Ｒと位置規制面１６ａ-Ｓから離れ、この両部分による位置規制が解除される。その結果、鏡筒沈胴状態では、離間付勢ばね２８の付勢力によって第１繰出筒１４とヘリコイド環１５の光軸方向間隔が若干大きくなり、図４に示すように、ヘリコイド環１５の後端面が直進案内環１３の環状フランジ１３ｅに当接する。つまり、撮影状態に比べて離間付勢ばね２８の圧縮度が低くなって付勢力が弱まる。一般的に、本実施形態のような電動駆動式のレンズ鏡筒では、電源がオフされて鏡筒沈胴状態にある時間が長いので、撮影状態以外では離間付勢ばね２８の負荷を小さくすることは、ばねの経年劣化を防ぐために効果的である。また、撮影時以外に離間付勢ばね２８の負荷を小さくしておくことにより、鏡筒沈胴状態から撮影状態への繰出動作時や、その逆の鏡筒沈胴動作時の駆動抵抗を小さく抑えることができ、ズームモータ２９の負担を減らすことができる。

なお、鏡筒沈胴状態においてヘリコイド環１５は、ズームギヤ２９ａ（ズームモータ２９）に作用する抵抗やヘリコイド結合によって保持されているので、フランジ部１５ａと回転ガイド溝１６ｄのような係合部分がなくても、光軸方向に不用意に移動することはない。また、鏡筒沈胴状態では、環状フランジ１３ｅがヘリコイド環１５に当て付くことにより、直進案内環１３の前方への移動が規制されており、直進案内環１３や第１繰出筒１４が意図せずに光軸方向に移動してしまうこともない。

以上のように、本実施形態のズームレンズ鏡筒４０では、第１の回転部材である第１繰出筒１４を、直進案内環１３と光軸方向に一体に移動するように結合する一方、第２の回転部材であるヘリコイド環１５は、直進案内環１３に対して光軸方向に若干量相対移動可能なように緩い結合としている。そして、撮影状態では、離間付勢ばね２８の付勢力によって、ヘリコイド環１５の位置規制を周方向面１６ｄ-Ｒで行い、直進案内環１３と第１繰出筒１４の位置規制を位置規制面１６ａ-Ｓで行っている。したがって、極めてシンプルな構成で、直進案内環１３、第１繰出筒１４及びヘリコイド環１５のバックラッシュを取ることができる。具体的には、この３部材のバックラッシュ除去のために設ける付勢手段が、一種類の離間付勢ばね２８で済む。また、バックラッシュ除去用の位置規制面を、ヘリコイド環１５の回転案内を行う回転ガイド溝１６ｄの一部である周方向面１６ｄ-Ｒ、直進案内環１３を直進案内するための直進案内溝１６ａの一部である位置規制面１６ａ-Ｓとして構成したので、固定環１６以外の独立した位置決め部材を設ける必要がない。

また、前述したように、離間付勢ばね２８に直接押圧される第１繰出筒１４とヘリコイド環１５のみならず、第１レンズ群Ｌ１や第２レンズ群Ｌ２の位置精度に深く関わる直進案内環１３についても、第１繰出筒１４を経由して離間付勢ばね２８の付勢力を付与して、固定部材である固定環１６を用いて位置規制するように構成しているので、撮影状態での各光学要素の位置精度を向上させることができる。

但し、本発明は図示実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて変更が可能である。例えば、本発明は図示実施形態のようなズームレンズ鏡筒に好適であるが、単焦点タイプのレンズ鏡筒に適用しても前掲の効果を得ることができる。さらに、本発明は、レンズ鏡筒以外の可動部材の支持構造に適用することができる。

本発明を適用した沈胴式のズームレンズ鏡筒の沈胴状態を示す側断面図である。 同ズームレンズ鏡筒のワイド端撮影状態の側断面図である。 同ズームレンズ鏡筒のテレ端撮影状態の側断面図である。 沈胴状態におけるズームレンズ鏡筒の一部を拡大した側断面図である。 ワイド端におけるズームレンズ鏡筒の一部を拡大した側断面図である。 テレ端におけるズームレンズ鏡筒の一部を拡大した側断面図である。 ズームレンズ鏡筒の分解斜視図である。 図７の一部を拡大した分解斜視図である。 図７の別の一部を拡大した分解斜視図である。 図７のさらに別の一部を拡大した分解斜視図である。 固定環の展開図である。 ヘリコイド環の展開図である。 固定環に対する、ヘリコイド環のフランジ部と直進案内環の係合突起の移動位置の関係を示す展開図である。 撮影状態におけるヘリコイド環、第１繰出筒、直進案内環の付勢関係を示す側断面図である。

４ １群レンズ枠
５ ２群レンズ枠
６ ３群レンズ枠
７ シャッタユニット
８ ２群移動環
９ カム環
１０ ２群直進案内板
１１ 第３繰出筒
１２ 第２繰出筒
１３ 直進案内環（直進部材、直進環、第２の可動部材）
１３ａ 直進案内突起（径方向突部、係合部）
１３ｂ １３ｃ 外径突起
１３ｄ 周方向溝
１３ｅ 環状フランジ（離間規制部）
１３ｆ ローラガイド溝
１３ｇ 第１直進案内溝
１３ｈ 第２直進案内溝
１４ 第１繰出筒（第１の回転部材、第１の回転環、第１の可動部材、移動規制サブ部材）
１４ａ 回転伝達突起
１４ｂ 内径突起
１４ｃ 周方向溝
１４ｄ 回転伝達溝
１４ｅ ばね当付部
１４ｆ 支持突起
１５ ヘリコイド環（第２の回転部材、第２の回転環、第１の可動部材、移動力伝達サブ部材）
１５ａ フランジ部（径方向突部、係合部）
１５ａ-Ｆ １５ａ-Ｒ 平面部
１５ｂ 外面ヘリコイド
１５ｃ 環状ギヤ
１５ｄ 回転伝達凹部
１５ｅ 周方向溝
１５ｆ ばね収納孔
１６ 固定環（支持環、支持部材）
１６ａ 直進案内溝（軸方向溝）
１６ａ-Ｓ 位置規制面（位置規制面）
１６ｂ 内面ヘリコイド
１６ｃ 斜行溝
１６ｄ 回転ガイド溝（周方向溝）
１６ｄ-Ｆ 周方向面
１６ｄ-Ｒ 周方向面（位置規制面）
１７ ＣＣＤ支持板
１８ ローパスフィルタ
２０ ＣＣＤ
２３ １群支持環
２４ 付勢板ばね
２５ カムフォロア
２６ ガイドローラ
２７ 接近付勢ばね
２８ 離間付勢ばね（付勢手段）
２９ ズームモータ
３０ ズームギヤユニット
３１ フォーカスモータ
４０ ズームレンズ鏡筒
Ａ 絞り
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｓ シャッタ
Ｚ 撮影光軸

Claims (13)

1. 支持環；
   上記支持環の内側に、回転方向には一体に回動し軸線方向への互いの相対移動は可能にして支持された第１と第２の回転部材；
   支持環の内側に、第１の回転部材と軸線方向に一体に移動するように結合された直進部材；
   第１と第２の回転部材を離間する方向に付勢する付勢手段；及び
   上記支持環の内周面に軸線方向に離間させて形成した第１と第２の位置規制面；
   を備え、
   上記第１と第２の位置規制面は、上記付勢手段の付勢力によって第１の回転部材を介して移動付勢される直進部材と、第２の回転部材の軸方向位置を規制することを特徴とする可動部材の支持構造。
2. 請求項１記載の支持構造において、支持環の内周面に形成した、少なくとも前後の一端部が閉じられた軸方向溝と、該軸方向溝に摺動可能に嵌まる上記直進部材の径方向突部とを備え、この軸方向溝の閉塞端部が、直進部材の軸方向位置を規制する上記位置規制面である可動部材の支持構造。
3. 請求項２記載の支持構造において、支持環の位置規制面と直進部材の径方向突部はそれぞれ、周方向に位置を異ならせて複数設けられている可動部材の支持構造。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の支持構造において、支持環の内周面に形成した周方向溝と、該周方向溝に摺動可能に嵌まる上記第２の回転部材の径方向突部とを備え、この周方向溝の一対の対向壁面の一方が、第２の回転部材の軸方向位置を規制する上記位置規制面である可動部材の支持構造。
5. 請求項４記載の支持構造において、第２の回転部材の径方向突部は、周方向に位置を異ならせて複数設けられている可動部材の支持構造。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の支持構造において、第１と第２の回転部材はそれぞれ支持環と略同心をなす環状体であり、上記付勢手段は、この環状の第１と第２の回転部材の対向端面間に設けた少なくとも一つの圧縮ばねからなる可動部材の支持構造。
7. 請求項６記載の支持構造において、上記圧縮ばねは、周方向に位置を異ならせて複数設けられている可動部材の支持構造。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の支持構造において、直進部材は、第１の回転部材に対する第２の回転部材の最大離間位置を規制する離間規制部を備えている可動部材の支持構造。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の支持構造において、第１と第２の回転部材は、支持環に対して回転しながら軸線方向に移動する回転進退状態と、該回転進退による前後少なくとも一方の移動端で軸線方向に移動せず回転する定位置回転状態とに切り換え可能であり、該定位置回転状態で、直進部材と第２の回転部材が上記第１と第２の位置規制面に当接し、回転進退状態で直進部材と第２の回転部材が第１と第２の位置規制面から離間する可動部材の支持構造。
10. 請求項９記載の支持構造において、第２の回転部材は外周面にヘリコイドを有するヘリコイド環であり、支持環は、このヘリコイド環が螺合するヘリコイドを内周面に有し、該ヘリコイドの螺合状態で第１と第２の回転部材に上記回転進退動作が与えられ、上記定位置回転状態ではヘリコイドの螺合が解除される可動部材の支持構造。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の支持構造において、直進部材の軸方向移動と、第１と第２の回転部材の回転とに応じて支持環の軸線方向へ進退移動される、少なくとも一つの光学部材を備えている可動部材の支持構造。
12. 軸線方向を光軸と略平行とした支持環；
    上記支持環の内側に、回転方向には一体に回動し光軸方向への互いの相対移動は可能にして支持された第１と第２の回転環；
    上記支持環の内側に、第１の回転環と光軸方向に一体に移動するように結合された直進環；
    直進環を介して支持される、少なくとも一つの光学部材；
    第１と第２の回転環を離間する方向に付勢する付勢手段；及び
    上記支持環の内周面に光軸方向に離間させて形成した第１と第２の位置規制面；
    を備え、
    上記第１と第２の位置規制面は、上記付勢手段の付勢力によって第１の回転環を介して移動付勢される直進環と、第２の回転環の軸方向位置を規制することを特徴とするレンズ鏡筒の可動部材支持構造。
13. 相対回転可能かつ回転軸方向に一体に移動するように支持部材に支持された第１と第２の可動部材を備えた可動部材の支持構造において、
    支持部材に、上記回転軸方向において互いに反対方向を向く第１と第２の位置規制面を設け、
    第１の可動部材を、上記回転軸方向に分割されかつ該回転軸方向に相対移動可能な２つのサブ部材とし、一方のサブ部材を、第２の可動部材と上記回転軸方向に一体に移動するように結合された移動力伝達サブ部材とし、他方のサブ部材を、第１と第２の位置規制面の一方に係合可能な係合部を有する移動規制サブ部材とし、
    第２の可動部材に、第１と第２の位置規制面の他方に当接可能な係合部を設け、
    上記移動力伝達サブ部材と移動規制サブ部材を離間する方向に付勢する付勢手段を設け、
    この付勢手段の付勢力によって、上記移動規制サブ部材の係合部と第２の可動部材の係合部がそれぞれ対応する上記第１と第２の位置規制面に当接され、第１と第２の可動部材の回転軸方向位置が規制されることを特徴とする可動部材の支持構造。

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