JP2007199128A - ズームレンズ鏡筒ユニット、撮像装置、カメラ、携帯型情報端末装置および携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】一個の駆動モータのみで、変倍と焦点合致調整を実現化しつつ、小型化、軽量化、部品点数の削減化、組立時間の短縮化、部品の累積誤差の低減化等を実現する。
【解決手段】第２レンズ群を保持する２群移動枠２０と第３レンズ群を保持する３群移動枠３０を、主鏡筒の内部のヘリコイド螺子と共有螺合し、一個の駆動モータ７０の回転力を回転駆動環５０に伝達する。この回転駆動環５０に植設された２本の案内軸５１をもって、３群移動枠３０を回転させる。所定の角度範囲においては、２群移動枠２０は、３群移動枠３０と一体的に、一方向に回転しつつ直進移動することにより、連続的に変倍し、その後、２群移動枠２０に対する３群移動枠３０の係合を一時的に解除して、２群移動枠２０は静止状態を保持したまま、３群移動枠３０のみを前記と反対方向に回転直進移動することにより焦点合致調整を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像素子を装備する薄型デジタルカメラ、携帯電話機等の携帯型情報端末装置に搭載可能なズームレンズ鏡筒構造に係り、特に、変倍（ズーミング）により焦点距離が自由に選択設定可能で、更に焦点合致調整（フォーカシング）も可能なズームレンズ鏡筒ユニット、撮像装置、カメラ、携帯情報端末装置および携帯電話機に関するものである。

最近のデジタルカメラ、携帯電話機等の携帯型情報端末装置の商品化傾向は、益々高機能化する一方、外観的な厚さに関しては、薄型化、矮小化の傾向が顕著である。
特に、デジタルカメラの撮影光学系に関しては、ズーム倍率が拡大傾向にあり、これに伴い、光学系のレンズ構成枚数が増えると共に、ズームレンズ鏡筒の駆動機構はより複雑化、高精度化する方向にある。その結果、それぞれの構成部品に対しては高度な寸法精度、更には、駆動制御に関しては高度な正確性が要求されている。
また、携帯電話機においても、高機能化に伴って、撮影レンズ系としてのズームレンズ機能の搭載要望が高まっている。
しかし、一方、薄型化、軽量化の要求にもかかわらず、レンズ構成やズームレンズ鏡筒の駆動機構が複雑化する為に、ズームレンズ鏡筒ユニット全体が肥大化するのに反し、収納するだけの空間的余裕が限定されているのが現状である。

最近、これらの欠点を少しでも補う解決手段として、単レンズ撮影により得られたデジタル信号を画像処理することにより、一見画角が変化したような印象を与える、いわゆるデジタルズーム方式が提案されている。
周知のごとく、この方式によれば、ズーミング効果の感覚を得る事は可能である。しかし、必要以上に倍率を拡大すると画質を劣化させる欠点が生じる。
これらの欠点を少しでも、解消、補完する手段として、２焦点距離（広角、望遠）を選択的に設定可能な光学系を有するズームレンズ鏡筒機構と前記デジタルズーム方式とを組合せ、画像処理することにより、画像の劣化を最小限に抑え、連続的なズーミング効果を得る方式も提案されている。しかし、前記方式においては、２焦点距離（広角、望遠）に切り替えるためのアクチュエータと焦点合致調整のためのアクチュエータを複数配置する為の空間が必要になるために、ユニット全体が肥大化するという問題点があった。

更に別の方式が、特許文献1、特許文献２にも紹介されている。
撮影光学レンズ構成として、被写体側から負の焦点距離を有する第１レンズ群、正の焦点距離を有する第２レンズ群および負の焦点距離を有する第３レンズ群にて構成され、前記第１レンズ群は固定、第２レンズ群、第３レンズ群が光軸上を、円筒カム装置の回転に応じて直進移動することにより変倍と焦点合致調整が可能に構成されている。
変倍時には、前記第２レンズ群、第３レンズ群が光軸方向に、円筒カム上を予め指定された空気間隔を保持しながらカム装置の回転に応じて直進移動する。
焦点合致調整時には、前記第２レンズ群は円筒カム装置が回転しても前後方向に移動することが無い平坦面上に配設する。これに対し第３レンズ群が円筒カム装置の回転にともなって、テーパ面上を摺動しながら、光軸方向に直進移動することにより、前記第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が変化する。この結果、焦点合致調整が可能になる。
このとき、前記第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が狭まる場合、即ち、第３レンズ群が撮像面側から被写体側方向に移動することにより、被写体距離が至近側から無限側に、前記に対し第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が拡大する場合、即ち、被写体側から撮像面側に直進移動すると、被写体距離が無限側から至近側に焦点移動することになる。

確かに、前記方式によれば１個のアクチュエータのみで、変倍と焦点合致調整が可能である。しかし、第２レンズ群、第３レンズ群の光軸方向への移動量には制限があるため、焦点合致調整時に必要な平坦カム部を多数配置することは困難である。これらの理由で、多焦点距離のステップズームを選択したくても、広角、中間、望遠の3点程度しか設定選択できないと言う難点がある。
これとは別に、特許文献３、特許文献４、特許文献５にも採用され、一般的に良く知られている方式として、２群方式（第１レンズ群、第２レンズ群）のズームレンズ鏡筒がある。外鏡筒、内鏡筒、２群移動枠、直進キー、固定枠等により構成され、前記固定枠内に形成されたヘリコイド螺子と螺合した外鏡筒は、外部に配置されたモータからの動力により回転直進移動する。
また前記外鏡筒の内側ヘリコイド螺子と螺合し、第１レンズ群を収納する１群移動枠とシャッタユニットを内蔵する内鏡筒と前記外鏡筒の内側に配設されたヘリコイド螺子と螺合すると共に、前記外鏡筒の内側ヘリコイド螺子に併設されたカム溝上を摺動し、第２レンズ群を搭載する２群移動枠が、第１レンズ群、第２レンズ群の予め決定された空気間隔を保持しながら、一体的に光軸上を直進移動する。この時の第１レンズ群の移動量は、外鏡筒と内鏡筒の周囲に形成された、それぞれのヘリコイド螺子のリード量の和により前後移動する構造になっている。

また、第２レンズ群は、外鏡筒の内壁にヘリコイドと併設されたカムの変位量と外鏡筒のヘリコイドリード量の総和に基づいて前後移動する方式になっている。この結果、第１レンズ群、第２レンズ群の空気間隔、バックフォーカス等を精度良く管理するためには、各ヘリコイド構成部品の累積誤差の発生を抑えると同時にカム溝、カムフォロアーピン等の部品精度を厳しく管理することが要求される。
その上、焦点合致調整においては、変倍用の駆動モータとは別に、更にもう一個のアクチュエータにて直進移動する必要があると共に、駆動のための信号、電流を送るフレキシブル配線等が必要になる。
この結果、前記部品等の配設のために、多くの空間が必要になると同時に、益々構造的に複雑になるために、全体的な構造寸法が増大するだけでなく、部品単価の上昇を伴い、予想以上の組立時間が必要になると言う問題点がある。

上述のようなズームレンズ鏡筒構造を、携帯電話機等における撮影レンズ系の駆動機構に採用した場合、複合的な鏡筒構成の結果、銀塩フイルム対応のカメラにおいては、さほど問題にならなかった、偏心誤差、傾き誤差等の累積誤差が、想像以上に、深刻な問題になり、カム溝等の加工、組立精度を確保することが困難な状況等が想像される。

特開２００５-７７７１３ 特開２００５-７７７１４ 実用新案登録第２５３５０５２号 特開平５−２９７２５９号 特開平８−３１３７８４号

上述にように、従来技術方式を採用した場合、光学レンズ系の駆動手段として多層構造の鏡筒になるために、変倍と焦点合致調整機能を得るには複雑な構成の駆動機構が必要になるだけでなく、外径寸法も肥大化すると共に、変倍と合焦合致調整用のアクチュエータが、それぞれ独立して必要になるという問題があった。
本発明は、このような課題を解決する為に、従来のような多層構造の鏡筒ではなく、単層構造の鏡筒にて、駆動機構を簡素化すると共に、一個の駆動モータの駆動機構だけで、連続的な変倍と焦点合致調整機能の両方を同時に達成することを目的としている。また、レンズ系の駆動時の移動変化を均一に、滑らかに管理して、駆動構造を簡素化すると共に、精度の確保を容易化し、延いては小型軽量薄型化の達成を可能とすることを他の目的としている。

請求項１に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記目的を達成するために、少なくとも負の焦点距離の第１レンズ群、正の焦点距離の第２レンズ群および負の焦点距離の第３レンズ群を備え、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は光軸方向に回転直進移動する光学系において、
前記第２レンズ群を保持し周辺部に外ヘリコイド螺子を形成した２群移動枠と、
前記第３レンズ群を保持し周辺部に外ヘリコイド螺子を形成した３群移動枠と、
前記２群移動枠と前記３群移動枠が共有螺合しながら回転直進移動可能となるよう内ヘリコイド螺子を内壁部に形成した主鏡筒と、
前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠のいずれか一方を回転直進移動するための案内軸を、光軸と平行に植設固定した回転駆動環と、
前記回転駆動環を回転駆動する一個の駆動モータとを具備し、
前記駆動モータと連動する前記回転駆動環の一方向への回転による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔距離が予め決められた間隔に拡大した時には、前記駆動モータを前記とは反対方向に回転して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を縮小方向に移動することにより焦点合致調整を行うと共に、
前記一個の駆動モータと連動する前記回転駆動環の他方向への回転による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が予め決められた間隔に縮小した時には、前記駆動モータを前記とは反対方向に回転して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を拡大方向に移動することにより焦点合致調整を行うように構成したことを特徴としている。

請求項２に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記光学系は、負の焦点距離の前記第１レンズ群、正の焦点距離の前記第２レンズ群、負の焦点距離の前記第３レンズ群および正の焦点距離の第４レンズ群からなり、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は光軸方向に回転しつつ直進移動するように構成したことを特徴としている。
請求項３に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記回転駆動環を回転駆動するための前記一個の駆動モータおよび減速用の歯車列と、
前記２群移動枠の螺子の一部に配設され位置信号を検知する為の白色板およびフォトセンサと、
前記２群移動枠に、わずかな摩擦力を付与するために弾発性を有する摩擦片と、
前記回転駆動環を回転可能に嵌合すると同時に、前記１個の駆動モータと前記歯車列を配設した固定枠と、
前記２群移動枠、前記３群移動枠を収納すると共に、内壁部に前記２群移動枠と前記３群移動枠にそれぞれ形成された外ヘリコイド螺子に螺合する内ヘリコイド螺子を形成した前記主鏡筒と、により構成したことを特徴としている。

請求項４に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、広角光学系域から望遠光学系域を一体的に回転直進移動するとき、少なくとも、変倍と焦点合致調整において必須な、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を確保するために、前記２群移動枠と前記３群移動枠との間の回転方向における接触部に、一定の間隙を付与したことを特徴としている。
請求項５に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、変倍動作において、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、広角光学系域から望遠光学系域方向に一体的に回転直進移動する時、あるいは、望遠光学系域から広角光学系域方向に一体的に回転直進移動する時、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔は、光学系の広角光学系域から望遠光学系域の範囲内において、焦点合致調整における無限側か、あるいは、焦点合致調整における至近側に存在することを特徴としている。

請求項６に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、変倍動作に伴って、広角光学系域から望遠光学系域の範囲内において、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が縮小する方向に一体的に回転直進移動する時、焦点合致調整時においては、前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠のいずれか一方は静止すると共に、他方の前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増加する方向、即ち無限側から至近側方向に移動し、
一方、前記とは反対の変倍動作に伴って、広角光学系域から望遠光学系域の範囲内において、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増加する方向に、一体的に回転直進移動する時、焦点合致調整時においては、前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠のいずれか一方は静止すると共に、他方の前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が縮小する方向、即ち至近側から無限方向に移動することを特徴としている。

請求項７に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記２群移動枠の一部に配置された円筒環部と前記３群移動枠の一部に配置された円筒環部が摺動回転、直進移動可能に嵌合することを特徴としている。
請求項８に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記一個の駆動モータと連動し、一方向へ回転する前記回転駆動環による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が予め決められた間隔に拡大した時には、前記駆動モータと連動した前記回転駆動環を前記とは反対方向に回転することによって、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を縮小方向に移動することにより焦点合致調整を行うと共に、
前記一個の駆動モータの他方向へ回転する前記回転駆動環による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が予め決められた間隔に縮小した時には、前記駆動モータを前記とは反対方向に回転することによって、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を拡大方向に移動することにより焦点合致調整を行うことを特徴としている。

請求項９に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、変倍時には、前記第２レンズ群を支持する前記２群移動枠の外ヘリコイド螺子と前記第３レンズ群を支持する前記３群移動枠の外ヘリコイド螺子を前記主鏡筒の内ヘリコイド螺子と共有螺合しながら一体的に直進回転移動させ、焦点合致調整時には、前記２群移動枠と前記３群移動枠の係合が一時的に解除され、前記第２レンズ群は静止状態のまま前記第３レンズ群の回転直進移動のみさせるように構成したことを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記主鏡筒外側壁部には、前記主鏡筒の内ヘリコイド谷部に相当する位置に貫通穴部を穿設し、前記貫通穴部に対応させて、投射光線の反射光量変化が検知可能な前記反射型の前記フォトセンサを配設すると共に、位置信号検知のための白色塗料あるいは白色シールが、前記２群移動枠の外ヘリコイド螺子の山頂の一部を面状に削成した部分に塗布あるいは貼着されていることを特徴としている。

請求項１１に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記駆動環は、駆動モータユニットからの動力にて、正逆方向に３６０°以上回転可能であって、光軸と平行に植設されている前記案内軸が前記３群移動枠に穿設された矩形穴に嵌合し、前記３群移動枠を光軸方向に摺動しながら、一体的に回転駆動することを特徴としている。
請求項１２に記載した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、前記２群移動枠の外ヘリコイドの側壁部に穿設された矩形穴から前記外ヘリコイドの谷面より突起した状態で、配置された弾発特性を有する前記摩擦片が前記２群移動枠内に収納され、前記摩擦片の中央部に配置された円弧状の突起部が、常に、前記主鏡筒の内ヘリコイド山頂部と接触摺動することにより、前記２群移動枠に摩擦力を付与していることを特徴としている。
請求項１３に記載した本発明に係る撮像装置は、撮像用ズームレンズ鏡筒として請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを搭載していることを特徴としている。

請求項１４に記載した本発明に係るカメラは、撮像用ズームレンズ鏡筒として、請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズを搭載していることを特徴としている。
請求項１５に記載した本発明に係る携帯型情報端末装置は、撮像機能部のズームレンズ鏡筒として、請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを搭載していることを特徴としている。
請求項１６に記載した本発明に係る携帯電話機は、請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを撮像機能部に搭載していることを特徴としている。

[作用]
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するために、撮影光学系の一つとして、主鏡筒の、最も被写体側にあり、光軸上に固定された第１レンズ群と主鏡筒内に配設され、光軸上を回転直進移動する第２レンズ群、第３レンズ群、（更に、必要に応じ、固定枠に固着された第４レンズ群）により光学系を構成するズームレンズ鏡筒ユニットであって、前記第２レンズ群を保持する２群移動枠と第３レンズ群を保持する３群移動枠の外周部にそれぞれ形成されたヘリコイド螺子は、主鏡筒の内壁部に形成され、所定の勾配を有するヘリコイド螺子と共有螺合して光軸上を回転しながら直進移動する。
変倍時には、第２レンズ群を保持する２群移動枠と、第３レンズ群を保持する３群移動枠は、一体的に、回転しながら光軸方向に直進移動する。焦点合致調整時には、３群移動枠のみが、変倍時の前記回転方向と反対方向に回転することにより、２群移動枠との係合が一時的に解除され、２群移動枠は現状位置に静止したまま、３群移動枠のみが回転しながら直進移動する。この結果、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が、光軸方向に変化する為、焦点合致調整が可能になる。

しかしながら、上述したものとは異なる本発明の他の形態として、上述の光学系とは反対に、変倍時において、２群移動枠と３群移動枠は、一体的に、回転しながら光軸方向に直進回転移動するが、焦点合致調整時には、３群移動枠との係合が一時的に解除され、３群移動枠は現状位置に静止したまま、２群移動枠のみが回転しながら直進移動することにより、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が、光軸方向に変化することにより、焦点合致調整することも可能である。このように第２レンズ群と第３レンズ群の光学系の主従関係を変換する、即ち、２群移動枠と３群移動枠のいずれか一方を静止させ、他方を移動させたとしても同等の効果をうることは可能である。しかし、本発明の実施の形態においては、焦点合致調整時、２群移動枠は静止状態を保ち、３群移動枠のみを回転直進移動する方式にて説明を行う。

予め、第２レンズ群を保持する２群移動枠と第３レンズ群を保持する３群移動枠の間の連係関係において、円周部に沿って回転方向に一定の間隙（遊び）を設ける。この結果、３群移動枠が回転開始しても、決められた間隙分だけ２群移動枠に回転遅れが発生することになる。例えば、第２レンズ群、第３レンズ群が、撮像素子面側から被写体方向に変倍移動する場合、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が狭まる方向、即ち第３レンズ群が第２レンズ群に近接移動することになる為に、撮影光学系においては、被写体距離が至近側から無限側に焦点位置が移動する。これに対し第２レンズ群と第３レンズ群が被写体側から撮像素子面側に移動しながら変倍移動する場合、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が増加する、即ち、撮影光学系においては、被写体距離が無限側より至近側に焦点位置が移動することになる。

固定枠には、前記３群移動枠を回転直進移動するための回転駆動環が、嵌合している。この回転駆動環の外周部には、歯車が形成されておりズームレンズ鏡筒ユニット内に配置された駆動モータからの回転動力により、３６０°以上の回転が可能とされている。
更に、回転駆動環の貫通穴には、２本の案内軸が、中心に対し対称に、しかも光軸と平行に植設され、３群移動枠に穿設された２箇所の矩形穴を貫通して摺動可能に嵌合している。この結果、回転駆動環の回転に伴って、３群移動枠は、光軸方向に回転しつつ直進移動することができる。
２群移動枠に配設された円筒状リブと３群移動枠の円筒状リブが摺動可能に、精度良く嵌合することにより、２群移動枠に保持された第２レンズ群と３群移動枠に保持された第３レンズ群の光軸が精度良く一致すると共に、回転駆動時に発生し易い、偏心や傾きを防止する効果が期待できると共に、予め決められた一定の回転角の範囲内において、回転摺動可能に配置されている。

前記の条件を満たすために、２群移動枠には回転角制限用の凸型円弧状リブが二股形状に配設されると共に、３群移動枠には、２群移動枠の凸型円弧状リブに回転制限を付与するための凸型矩形係止リブが配設されている。２群移動枠の凸型円弧状リブと３群移動枠の凸型矩形係止リブの間には、予め決められた一定角度の間隙（遊び）が付与されている。この結果、３群移動枠が回転駆動を開始しても、前記間隙（あそび）分だけ、２群移動枠の同期回転が遅れることになる。
更に、３群移動枠との係合関係が一時的に解除された後、静止状態にある２群移動枠自身が、振動等により位置ズレ発生を起こすことを防止するために、２個の弾発特性を有するプラスチックにて成形された摩擦片が中心に対して対称位置に内蔵され、摩擦片の先端円弧部は、常に主鏡筒の内ヘリコイド螺子の山頂部と接触しながら回転移動する。
これにより、３群移動枠との係合が解除されても、２群移動枠自身は、振動等による位置ズレを起こすことなく、同じ位置に静止したまま留ことが可能になる。

また、ズームレンズ鏡筒ユニット内には、回転駆動環を回転するための、駆動モータと減速歯車列が、最適位置に配置されている。
更に、主鏡筒の内側壁に配設されたヘリコイド螺子の谷の予め決められた位置に、矩形穴が穿設配置されている。
前記矩形穴に相当する主鏡筒の外壁部には、光の反射信号を検知するための反射型フォトセンサが取り付けられ、接着固定されている。
前もって、黒色のプラスチックにて成形された２群移動枠のヘリコイド螺子の山の頂上部の一部を面状に削成した部分に、わずかの凹部を形成し、反射効率の良い白色反射板または白色シールが貼着あるいは白色塗料が塗布がされている。
この結果、２群移動枠上の白色反射板の境界部が、主鏡筒の矩形穴部を通過すると、反射型のフォトセンサから投射された光の反射光量に変化が発生するために、２群移動枠の位置検知を行うことが可能となる。
また、固定枠の底面部には、撮像光学系を介した被写体（物体）からの光を電気信号に変換し、画像処理後、モニター画面に撮影画像を表示するための撮像素子ユニットが最適位置に配設固定されている。

本発明によれば、主鏡筒内に２群移動枠と３群移動枠とを共有螺合させて鏡筒構造の単層化を実現し、且つ一個の駆動モータによる駆動だけで連続的な変倍動作と焦点合致調整動作を実現可能とし、操作性と画質の向上と併せてズームレンズ鏡筒ユニットの小型化、軽量化、部品点数の削減化、部品の累積誤差の低減化、組立時間の短縮化を実現し得るズームレンズ鏡筒ユニットを提供することができる。
更に、本発明に係るズームレンズ鏡筒を搭載することにより、自体の小型化、軽量化、部品点数の削減化、部品の累積誤差の低減化を実現しつつ、頗る操作性に優れた変倍機能と焦点合致調整機能とを併有する撮像装置、カメラ、携帯型情報端末装置および携帯電話機を安価に提供することができる。

以下、本発明に係る一実施形態に係る添付図面を参照しながら説明する。
但し、本実施の形態に引用記載されている構成部品（または構成部材）、形状、その他、配置に関しては、特定な記載がない限り、本発明の範囲を限定するものではなく、単なる説明例でしかない。
図１は、本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットを、正面側右斜め上方より見た外観分解斜視図であり、図２は、図１のズームレンズ鏡筒ユニットの一部を省略し、可動部分を正面側右斜め上方より見た外観構成を拡大して示す斜視図である。また、図３、図４は、図１に示すズームレンズ鏡筒ユニットの構成を略中央部にて切断した縦断面図であり、図１１は、図３、図４の一部を省略して示す縦断面図である。
図１、図２、図３、図１１を参照しながら本発明の一実施形態につき詳細に説明をする。

本発明のズームレンズ鏡筒ユニットは、図１に示すように、第１レンズ群１１を構成するレンズ１１ａとレンズ周辺部の不要光線を遮蔽するための飾り板１２が、主鏡筒１０の光軸を中心に貼着固定され、さらに主鏡筒１０の内周部には、図３に示すように、内ヘリコイド螺子１０ｃが形成されている。
図１、図２、図１１に示すように、外周部に外ヘリコイド螺子２０ａを形成した２群移動枠２０には、摩擦力を付与するために弾発性を有する摩擦片２２が、両端部２２ｂを、２群移動枠２０の溝部２０ｈにて狭持された状態で収蔵されると同時に、２群移動枠２０のヘリコイド螺子２０ａの谷に穿設された矩形長穴２０ｂに摩擦片２２の先端円弧部２２ａが挿入されている。このとき摩擦片２２の先端円弧部２２ａは、２群移動枠２０のヘリコイド螺子２０ａの谷底面から若干突出した状態にて配置されている。また、この摩擦片２２は、弾発特性を持たせるために黒色のプラスチック樹脂にて薄肉成形されている。
この結果、摩擦片２２の先端円弧部２２ａと内鏡筒１０の内ヘリコイド螺子１０ｃの山頂部１０ｄと接触して、外力が加わるために、弾発して摩擦力が発生し、その結果２群移動枠２０自身、振動等による位置ズレを起こすことなく、同じ位置に静止しながら留ることが可能になる。

更に、第２レンズ群２１を構成するレンズ２１ａ、レンズ２１ｂとレンズ絞り２１ｃは、これらの中心が光軸と一致するように２群移動枠２０内に収納固着支持（搭載）されている。
更に外周部に外ヘリコイド螺子３０ａを備えた３群移動枠３０には、第３レンズ群３１を構成するレンズ３１ａとレンズ絞り３１ｂの中心が光軸と一致するように収蔵固定されている。
同一の螺子ピッチと山形状を有する２群移動枠２０の外ヘリコイド螺子２０ａと３群移動枠３０の外ヘリコイド螺子３０ａは、主鏡筒１０の内周部に形成された内ヘリコイド螺子１０ｃと共有螺合しながら一体的に回転直進移動するように構成されている。

図１１に示すように、２群移動枠２０の円筒状リブ２０ｊと３群移動枠３０の円筒状リブ３０ｅが摺動可能に精度良く嵌合することにより、２群移動枠２０に保持された第２レンズ群２１と３群移動枠３０に保持された第３レンズ群３１の光軸が精度良く合致することが可能になると共に、回転駆動時に発生し易い、偏心や傾きを防止する効果が得られる。２群移動枠２０と３群移動枠３０は、予め決められた一定の回転角の範囲内において、回転摺動可能に構成されている。
主鏡筒１０内には、３群移動枠３０を回転駆動するための回転駆動環５０が回転可能に、固定枠８０と嵌合している。
更に回転駆動環５０の中心に対称配置された貫通穴５０ａに、２本の案内軸５１が光軸に平行に植設固定され、前記案内軸５１は、図５に示すように３群移動枠３０に穿設された矩形長穴３０ｂと嵌合し、３群移動枠３０を円周方向においては一体的に回転駆動し、軸方向には、摺動可能に嵌合している。

さらに、第４レンズ群４０を構成するレンズ４０ａの中心が、固定枠８０の光軸上の適正位置に固定されると同時に、減速ユニット機構を構成する歯車列６０（歯車６０ａ、歯車６０ｂ、歯車６０ｃ）が、固定枠８０に植設された歯車軸５２と主鏡筒１０に配設されたボス１０ｅに、回転可能に嵌入されている。
減速機構を構成する駆動モータ７０の回転軸には、ピニオン歯車７１が圧入固定されている。駆動モータ７０は、主鏡筒１０の側部位に付設された円筒１０ａ内に装入された後、位置決め接着固定される。
主鏡筒１０の位置決め穴（図示せず）と固定枠８０の位置決めボス８０ａを互いに嵌着すると共に、主鏡筒１０の側壁部に穿設された矩形穴１０ｂと固定枠８０の側面に配設されたフック爪部８０ｂが掛止状態になり固定される。
最後に、止め螺子８１を固定枠８０の貫通穴８０ｃに嵌入して主鏡筒１０の螺子穴にて繋止する。
この結果、前記主鏡筒１０と固定枠８０は一体構造となる。
このようにして、鏡筒の単層化が実現されている。

固定枠８０の焦点面側の撮影レンズ系の光軸上には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等を搭載した撮像素子ユニット９０が配設され、撮像素子９０ａの受光面中心と光軸が一致するように適切に配置されている。
図１の外観分解斜視図と図３のズームレンズ鏡筒ユニットの中央断面図を参照しながら撮影光学系の説明を行う。
本発明における撮影光学系の構成に関し、被写体側より、第１レンズ群１１を構成するレンズ１１ａは、負の焦点距離の負レンズで、主鏡筒１０の光軸上に固定されている。
第２レンズ群２１を構成するレンズ２１ａとレンズ２１ｂは、合成レンズ系として正の焦点距離の正レンズであり、変倍動作に伴って光軸方向に回転しながら直進移動する。第３レンズ群３１を構成するレンズ３１ａは負の焦点距離の負レンズで、第２レンズ群２１と共に、変倍動作に伴って一体的に光軸方向に回転しながら直進移動する。また焦点合致調整時においては、第２レンズ群２１は静止状態を保持したまま、第３レンズ群の回転直進駆動のみにて行う。
第４レンズ群４０を構成するレンズ４０ａは、正の焦点距離の正レンズで、固定枠８０の光軸上に固定され、撮影光学系を構成している。

このズーム光学系の構成は、広角光学系においては、広画角を保証する為に第１レンズ群１１を負の焦点距離にして、広画側の像面やマイナスの歪曲収差性能の向上とレンズ１１ａの外径寸法をできるだけ小径にすること等を目的に設計されている。
第２レンズ群２１は、正の焦点距離と負の焦点距離の２枚構成のレンズ２１ａと２１ｂにより色収差、球面収差の補正を目的として正レンズの光学系を構成している。第２レンズ群２１と第３レンズ群３１を一体的に光軸に沿って回転直進移動しながら、変倍機能と補正（コンペンセータ）機能を補償して、さらに焦点合致調整機能を付与している。
第２レンズ群２１と第３レンズ群３１間の空気間隔をなるべく近接した状態で移動をすることにより、１対の可動レンズ群を形成することで、ズーム光学系の構成を完成している。

第４レンズ群は、主光線の撮像素子９０ａへの入射角、特に広角側における入射角が大きくなることを抑制する機能を有すると同時に、望遠側におけるプラスの歪曲収差の増大を抑える役目を負っている。
本発明の実施形態においては、前記第４レンズ群を採用しているが、全長の長いレンズ系構成が許容される場合、撮像素子９０ａへの入射角がある程度緩くても許容される場合、あるいはバックフォーカスが長くても許容される場合等においては、第４レンズ群を省略することも可能である。この結果、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群だけでも光学系を構成することが可能である。
本実施形態の光学系構成において、図３、図４のズームレンズ鏡筒ユニットの中央断面図を参照しながら、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１を一体的に光軸に沿って移動した時の変倍機能と補正機能について詳細説明を行う。
撮影光学系として、図３は広角の撮影光学系位置、図４は望遠の撮影光学系位置の状態を示した図である。

一般撮影光学系における、変倍時には、図３の広角光学系位置にある第２レンズ群２１と第３レンズ群３１は、一定の空気間隔を保ちながら図４の望遠の撮影光学系位置方向に移動する。変倍移動中、常に特定の有限被写体が撮像面に焦点合致するためには、常に第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔を補正するための機能が必要になる。
一般的には、広角位置から望遠位置への変倍移動において、無限距離、有限距離にかかわらず、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離は、広角位置と望遠位置においては広がり、中間位置においては接近する。
前記位置をそれぞれ結んだとき、所謂、図１２に示すＵ字形状の曲線を成す。
上述した、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔の前記Ｕ字形状の曲線について、図１１、図１２を参考に詳しく説明する。

図１１は、第２レンズ群２１を保持する２群移動枠２０と第３レンズ群３１を保持する３群移動枠３０が最接近した状態を示す図である。
光学系において、このときの最小空気間隔位置は、略中間光学系位置に存在する。図１２は、広角光学系、中間光学系、望遠光学系位置における、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離の変化量を示した図で、便宜的に第２レンズ群２１を固定した状態での位置関係図である。曲線Ｐは、広角、中間、望遠位置における撮影光学系が無限位置にある被写体に焦点合致した時の第３レンズ群３１の変化移動位置を結んだ線を示している。
ここにおける、Ｗ（∞）は、広角光学系において焦点合致距離が無限位置に存在し、Ｎ（∞）は、略中間位置の光学系において、焦点合致距離が無限位置に存在し、Ｔ（∞）は、望遠光学系において、焦点合致距離が無限位置に存在することをそれぞれ意味している。

また、曲線Ｑは、広角光学系、中間光学系、望遠光学系位置それぞれにおいて、撮影光学系が至近距離の被写体に焦点合致した時の第３レンズ群３１の移動変化位置を結んだ状態を示している。ここにおける、Ｗ１は、広角光学系において被写体の焦点合致距離が至近位置に存在し、Ｎ１は略中間光学系において焦点合致距離が至近位置に存在し、Ｔ１は望遠光学系において焦点合致距離が至近位置に存在することをそれぞれ意味している。
上述の内容から理解できるように、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離の最小値は、撮影光学系の略中間光学系位置で、しかも焦点合致位置が無限距離のときになる。
同様に、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離の最大値は、撮影光学系が広角光学系位置あるいは望遠光学系位置で、しかも焦点合致位置が至近距離のときになる。

上述の結果、広角光学系から望遠光学系までの変倍における第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔の最小量から最大量への移動範囲に関し、最小量の位置は撮影光学系の略中間位置で、しかも焦点合致位置が無限距離の時、最大量は、撮影光学系の広角光学系位置あるいは望遠光学系位置で、しかも焦点合致位置が至近距離にあるときになる。
この結果、少なくとも第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離が変化する、最小量から最大量の範囲の移動距離が補償できれば、変倍の全域において焦点合致調整が可能になる。
焦点合致調整時においては、２群移動枠２０と３群移動枠３０の係合が一時的に解除され、第２レンズ群２１は静止状態のまま、第３レンズ群３１の回転直進移動のみで行われる。この時、撮影被写体距離が、無限距離から至近距離に移動する時は、第３レンズ群３１は、被写体側から撮像面側方向に回転直進移動、即ち第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔が拡大しながら焦点合致調整が行われる。

これに対し、撮影被写体距離が、至近距離から無限距離に移動する時は、第３レンズ群３１は、撮像面側から被写体側に回転直進移動、即ち第２レンズ群２１と第３レンズ群３１が接近しながら焦点合致調整が行われる。
次いで、図１と図３を参照しながら、駆動モータ７０からの動力が、減速機構を経由して、３群移動枠３０、２群移動枠２０に伝達される時の一連の動作説明をする。
駆動モータ７０に圧入されたピニオン歯車７１からの回転力が、歯車列６０を構成する歯車６０ａ、歯車６０ｂ、歯車６０ｃを順次経由して減速され、固定枠８０に嵌合し、主鏡筒１０と固定枠８０の間に侠持され、回転可能に配置され、外周部に歯車５０ｂが形成されている回転駆動環５０に伝わる。
回転駆動環５０には、２本の案内軸５１が、中心に対し対称位置に配設された貫通穴５０ａに光軸と平行に成るよう適切に植設されている。

図５、図６、図７、図８は、２群移動枠２０、３群移動枠３０と案内軸５１の関連動作を理解、説明し易くする為に簡略化したものであり、このうち、図５と図７は正面図、図６は背面図、図８は平面図である。
図９、図１０は、２群移動枠２０と摩擦片２２の関係を説明する為に、簡略化した正面図である。
図５は、３群移動枠３０を被写体側より見た正面図で、中心の斜線部は３群移動枠３０に搭載された第３レンズ群３１を簡略化して表示したものである。
３群移動枠３０の中心に対し対称に配置された矩形長穴３０ｂを貫通した案内軸５１が、円周（回転）方向に対し接しながら嵌合状態を形成している。また、表面部には、凸形状の矩形係止リブ３０ｃが中心に対し対称に配置されている。

図６は、２群移動枠２０を撮像素子９０ａ面側より見た背面図で、中心の斜線部は第２レンズ群２１を示している。
扇形長穴２０ｆが中心に対し左右位置に配置され、３群移動枠３０と常に一体的に回転する案内軸５１が時計方向、反時計方向に回転しても、２群移動枠２０とは接触することが無い形状に穿設された構成になっている。また、表面部には、凸形状の円弧状リブ２０ｃ、２０ｄが中心に対し対角に配置されている。
図７は、２群移動枠２０と３群移動枠３０の関連作動を確認するために、図６の２群移動枠２０を反転し、図５の３群移動枠３０の光軸位置に重ね合せた状態を被写体側より見た正面図である。
また、図８は、図７の２群移動枠２０、３群移動枠３０、案内軸５１、回転駆動環５０が一体的に組込み配置された状態を示し、矢印Ｐ方向より見たときの簡略底面図である。

図５、図６、図７、図８を参照しながらズームレンズ鏡筒ユニットの動作を説明する。
図７において、回転駆動環５０が、被写体側より見て、反時計方向（仮に右ヘリコイド螺子に設定）に回転駆動すると、前記回転駆動環５０と一体的に植設された案内軸５１は、３群移動枠３０の矩形長穴３０ｂと摺動嵌合しながら一体的に反時計方向に回転する。最初２群移動枠２０は静止状態を維持しながら、３群移動枠３０の矩形係止リブ３０ｃの端面３０ｃ１と２群移動枠に配置された円弧状リブ２０ｃの先端部２０ｃ１との間に、図７に示すように、Ｇ１に相当する角度間隙があるために、仮令、３群移動枠３０が反時計方向に回転しても、Ｇ１相当の角度間隙の係合ズレが発生することになる。
即ち、３群移動枠３０の矩形係止リブ３０ｃの端面３０ｃ１と２群移動枠２０の円弧状リブ２０ｃの先端部２０ｃ１が係合した時点において、２移動枠２０と３群移動枠３０が一体的に反時計方向へ回転直進移動を開始する。この時、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離が、最接近距離に設定されたことを意味する。

上述とは反対に、回転駆動環５０が、被写体側より見て、時計方向に回転駆動すると、案内軸５１と３群移動枠３０（仮に右ヘリコイド螺子に設定）は一体的に時計方向に回転する。この時、３群移動枠の矩形係止リブ３０ｃの端面３０ｃ２と２群移動枠（仮に右ヘリコイド螺子と設定）に配置された円弧状リブ２０ｄの先端部２０ｄ１との間にＧ２角度相当分の間隙があるために、仮令３群移動枠３０が時計方向に回転しても、Ｇ２角度分に相当する間隙の係合ズレが発生することになる。即ち、３群移動枠の矩形係止リブ３０ｃの端面３０ｃ２と２群移動枠の円弧状リブ２０ｄの先端部２０ｄ１が係合した時点において、２移動枠２０と３群移動枠３０が一体的に時計方向へ回転直進移動を開始する。この開始位置は、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が最大離反距離に設定されたことを意味する。

ここに於いて、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離の設定最小近接値は、ズーミング範囲の広角光学系から望遠光学系における、被写体の無限距離（任意に設定可能）における最小値間隔値を採用する。
また第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔の最大離反値は、ズーミング範囲の広角光学系から望遠光学系における被写体の至近距離（任意に設定可能）における最大間隔値を採用する。
上述の結果、３群移動枠３０が反時計方向に回転する場合、すなわち、広角光学系から望遠光学系方向への変倍においては、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔は最小間隔値を保ちながら、２群移動枠２０と一体的に回転直進移動する。
この結果、焦点合致調整においては、変倍動作の完了後、２群移動枠２０は現状に一時的に静止したまま、３群移動枠３０のみが、時計方向に回転することにより、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔が拡大する方向へ回転直進移動が開始する、即ち被写体の焦点合致調整は、無限距離側から至近距離側方向に移動しながら行われることになる。

上述とは反対に、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔の最大間隔値の設定は、変倍（ズーミング）範囲における望遠光学系位置から広角光学系位置への移動において、望遠光学系あるは広角光学系の焦点合致調整時の至近距離側における空気間隔の最大間隔値を採用することになる。上述の結果、３群移動枠３０が時計方向に回転する、すなわち、望遠光学系位置から広角光学系位置方向への変倍においては、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔は最大間隔値を保ちながら２群移動枠２０と３群移動枠３０は一体的に回転直進移動する。この結果、焦点合致調整においては、変倍終了後、２群移動枠２０は一時的に現状に静止したまま、３群移動枠３０のみが、反時計方向に回転することにより、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔が縮少する方向へ回転直進移動が開始する。即ち焦点合致調整は、被写体の至近距離側から無限距離側方向に移動しながら、焦点合致調整を行うことになる。

ここに於いて上述の発明の一実施形態（第１の実施形態）と相反する他の実施形態（第２の実施形態）について説明を行う（図示なし）。
前記発明における実施の形態では、第２レンズ群２１、第３レンズ群３１が、一体的に回転しながら光軸方向を直進移動することにより変倍機能が達成されると共に、第３レンズ群３１のみが、前記回転方向と反対方向に回転することにより、第２レンズ群２１との係合が一時的に解除され、第２レンズ群２１が一時的に静止状態のまま、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔が、光軸方向に変化することにより、焦点合致調整が可能な構成であった。

しかし、前記構成とは反対に、第２レンズ群、第３レンズ群の光学系の主従関係を逆にする、即ち２群移動枠と３群移動枠の役割機能を入れ替えることによっても同様の結果を得ることが可能である。即ち、変倍においては、第２レンズ群、第３レンズ群は、一体的に、回転しながら光軸方向を直進移動することは同様であるが、上述とは反対に、第３レンズ群を一時的に静止状態に置き、第２レンズ群のみを、前記回転と反対方向に回転することにより、焦点合致調整を行うことも可能である。

前述した第１の実施形態にて示した２群移動枠、３群移動枠の役目を入れ替えた場合、即ち回転駆動環に植設された案内軸が２群移動枠の中心に対し対称に配置された矩形長穴を貫通し、円周方向に対し接しながら嵌合状態を形成すると共に、前記回転駆動環と２群移動枠は一体的に回転直進駆動する。このとき３群移動枠には回転角制限用リブと２群移動枠には、３群移動枠の回転角制限リブを係止するための係止リブが配置され、更に、２群移動枠と３群移動枠の間には、２群移動枠の回転に伴って、予め決められた一定角度の間隙（遊び）が付与されている。この結果、２群移動枠が回転を開始しても、前記間隙（あそび）分だけ、３群移動枠の同期回転が遅れることになる。
例えば、第２レンズ群、第３レンズ群が、撮像素子側から離反方向に変倍移動する場合、即ち第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が拡大することになる。このとき、第２レンズ群が被写体側に乖離移動することになる為に、被写体距離が至近側に焦点移動する。これとは反対に第２レンズ群と第３レンズ群が撮像素子方向に近接移動しながら変倍移動する場合、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が縮少する方向、即ち、第２レンズ群と第３レンズ群が近接する結果、被写体距離が無限側に焦点移動することになる。

また、３群移動枠には扇形長穴が中心に対し左右位置に配置され、仮令２群移動枠と常に一体的に回転する案内軸が時計方向、反時計方向に回転しても、３群移動枠とは接触しない形状に穿設された構成になっている。また、３群移動枠には、摩擦力を付与するために弾発性を有する摩擦片が、両端部を、３群移動枠の溝部にて狭持された状態で収蔵されると同時に、３群移動枠のヘリコイド螺子の谷に穿設された矩形長穴に摩擦片の先端円弧部が挿入されている。このとき摩擦片の先端円弧部は、３群移動枠のヘリコイド螺子の谷底面から若干突出した状態にて配置されている。また、この摩擦片は、弾発特性を持たせるためにプラスチック樹脂にて薄肉成形されている。
この結果、摩擦片の先端円弧部と主鏡筒の内ヘリコイド螺子の山頂部と接触することにより、弾発して摩擦力が発生する。この結果、３群移動枠自身、振動等による位置ズレを起こすことなく、同じ位置に一時的に静止しながら留ことが可能になる。
このように、２群移動枠と３群移動枠の役目を入れ替えても、変倍と焦点合致調整が可能であることが理解できる。

ここに於いて、注目すべき点は、ただ一個の駆動モータのみで、２群移動枠と３群移動枠の一体的回転直進移動により変倍ができると共に、２群移動枠と３群移動枠の係合を一時的に解除し、２群移動枠あるいは３群移動枠のどちらか一方を回転直進移動することにより焦点合致調整を可能にした点にある。
図３、図９、図１０、図１１を参照に、２群移動枠２０と摩擦片２２の構成および作用について説明する。
上述したように、焦点合致調整時において第２レンズ群２１が、若干の外力や振動による位置ズレを起こすことを防止するために、２群移動枠２０のヘリコイド螺子２０ａの谷部に、矩形穴２０ｂが中心に対し対称位置に穿設され、この矩形穴２０ｂには、弾発性を有するプラスチック材料にて成形された摩擦片２２の先端円弧部２２ａが２群移動枠２０の外ヘリコイド螺子２０ａの谷部２０ｋから外側方向に突出する状態に収納され、主鏡筒１０の内ヘリコイド螺子１０ｃの山頂部１０ｄに接触して、適切な摩擦力を得ることができるように、２群移動枠２０内に配設されている。

本発明の実施の形態においては、弾発性を有するプラスチック材料にて成形された摩擦片２２を使用しているが、コイルばね、あるいは弾発特性を有する板ばねでも構成条件を満たすことが可能である。
図１、図２、図４に示すように、主鏡筒１０の側壁部には、主鏡筒１０の内ヘリコイド螺子１０ｃの谷に相当する部分に側壁窓１０ｆが穿設されると共に、２群移動枠２０の外ヘリコイド螺子２０ａの一部を中心から同一半径にて削除した切欠き部２０ｇ（図２）を配置して、前記切欠き部２０ｇには、赤外線が反射し易い白色板または白色シール（あるいは白色塗料が塗布されている面部）の白色部２０ｅが配設されている。
この時、前記２群移動枠２０は、全体が黒色のプラスチックにて成形されている。

また、主鏡筒１０の側壁窓１０ｆには、一般的に良く知られている技術であるところの、光線を投射し、対象物にて反射された赤外線を検知することにより、可動物の位置検知ができる反射型フォトセンサ１３が装着され、接着剤にて周りが固着されている。
この結果、２群移動枠２０のヘリコイド山２０ａに塗布された白色部２０ｅが、前記主鏡筒１０の側壁窓１０ｆ部を通過する時、反射型フォトセンサ１３から投射された赤外線が、２群移動枠２０のヘリコイド山２０ａの黒色部と白色部２０ｅの境界部で反射することにより、光線の反射率に変化が発生し、この結果、２群移動枠２０の決められた位置を適切に検出することができる。

次に、図１３を参照して、前記内容の説明を行う。
矩形図のハッチング部は、前記白色部２０ｅを示した図形で、通常の変倍動作においてはＡ部は望遠端位置、Ｂ部は広角端位置を示したもので、Ａ′部は、２群移動枠２０の望遠光学系側における移動終端位置で、通常動作においては不要部である。
例えば、駆動回転動作時において、回路あるいは機構等に異常が発生した場合、強制的に駆動を停止する位置である。
同様にＢ′は、２群移動枠２０の広角光学系側の移動終端位置で、通常動作に置いては不要部である。
これも同様に駆動回転動作時において、回路あるいは機構等に異常が発生した場合、強制的に停止する位置である。
白色部２０ｅの端部２０ｅ１は、２群移動枠２０が望遠光学系側から広角光学系側に、回転直進移動するときに位置検知のためのリセット信号検知位置で、位置検知された後も続いて、２群移動枠２０の回転直進移動が継続される時、予め回路上で決められたカウントパルスにてモータ駆動した後、広角端Ｂ部にて停止する。

また、これとは反対に、広角端Ｂ部から２群移動枠２０の回転直進移動が開始され、望遠光学系側への移動に伴って位置検知するためのリセット信号検知部で、続いて、回転直進移動が継続されると望遠端Ａ部が最大移動距離となり停止する。以上の様に、リセット信号検知は、広角光学系から望遠光学系における２群移動枠２０のズーミング位置確認の為に使用される。
図１４、図１５は、上述した本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットを搭載した携帯電話機の外観斜視図を描写したもので、実際の配置等は異なる場合がある。図１４は、変倍動作において使用する広角切換釦５を示し、この広角切換釦５を押下し続けると第２レンズ群、第３レンズ群は、広角光学系方向に一体的に回転直進移動する。これに対し望遠切換釦６を押下し続けると第２レンズ群、第３レンズ群は、広角光学系方向から望遠光学系方向に一体的に回転直進移動することになる。更に写真撮影のためのレリーズ釦７と本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニット４が本体部に配置されている。

また、蝶番にて回転可能に配置された蓋部９には、信号画像処理された映像を表示する為の液晶モニター８が配置されている。また、図１５は、携帯電話機を折りたたんだ状態を示し、外ケース１には、撮影レンズを保護するための防塵ガラス３が固定されている。

図１、図３、図７、図１３、図１４を参照して、全体の一連動作説明を行う。
例えば、ズームレンズ鏡筒ユニットの主電源（図示せず）が投入された時、２群移動枠２０、３群移動枠３０の変倍位置が、広角光学系と望遠光学系の略中間位置に存在している場合を仮定して説明を始める。
まず最初に、携帯電話機の主電源が投入されると、主鏡筒１０の側壁窓１０ｆに配設されている反射型フォトセンサ１３から、主鏡筒１０内に赤外線が投射され、２群移動枠２０に塗布された白色部２０ｅの信号（存在）を確認する。
現在、２群移動枠２０が広角光学系と望遠光学系の略中間位置に存在しているために、光線の反射光量が低い、即ち電気信号としてＬＯＷ状態にある為に、改めて白色部２０ｅの信号とリセット位置２０ｅ１の信号確認の為に、駆動モータ
７０の回転が開始される。

ここにおける、主鏡筒１０、２群移動枠２０、３群移動枠３０のヘリコイド螺子は右螺子と設定すると、駆動モータ７０からの回転力がピニオン歯車７１より歯車列５０の歯車５０ａ、歯車５０ｂ、歯車５０ｃを経由して、回転駆動環５０が時計方向（被写体側より見たとき）に回転すると、まず３群移動枠３０が回転駆動を開始する、この時、３群移動枠３０の矩形係止リブ３０ｃの端面３０ｃ２と２群移動枠に配置された円弧状リブ２０ｄの先端部２０ｄ１の間にＧ２に相当する角度間隙があるために、仮令３群移動枠３０が時計方向に回転しても、Ｇ２相当分の係合遅れが発生し、その後、２群移動枠２０は３群移動枠３０と一体的に、撮像素子面９０ａ方向に回転直進移動する。
この結果、２群移動枠２０の白色部２０ｅが反射型フォトセンサ１３を横切ることになりリセット信号位置２０ｅ１を確認する。

続いて、予め前もって、回路上に配置されたＥＰＲＯＭ（ブロック配線図は省略）に記憶させてある駆動モータ７０のステップ数分の回転駆動した後、駆動モータは図１３に示す広角端位置Ｂにて停止する。このとき第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔距離は、最大寸法値にある。
この広角光学系の広角端にて、撮影する場合、少なくとも、図１２の３群レンズの最大移動範囲を補償することにより、回転直進移動により焦点合致調整が可能となる。
次いで、図１４に配置された望遠切換釦６を押下し続けると、回転駆動環５０は反時計方向に回転し続け、途中で、指を離すことにより、広角光学系位置から望遠光学系位置の間にある任意の位置に停止する。このとき、第２レンズ群２１と第３レンズ群３１の空気間隔は最小近接値になっている。このとき、略中間光学系の無限距離位置にあることになる。

このために、焦点合致調整時には、回転駆動環５０を前記回転と反対方向、即ち、時計方向に回転することにより、第３レンズ群３１は、第２レンズ群２１と一時的に離反し、焦点合致調整が可能となる。
このとき、焦点位置は、無限距離から至近距離方向に推移しながら焦点合致位置を検出することになるが、前記と同様に、図１２に示した、第３レンズ群３１の最大移動量範囲内において、３群移動枠３０が移動するのであれば、回転駆動環５０の回転方向にかかわらず、常に被写体距離に関係なく、焦点合致調整が可能となることは言うまでもない。

本発明に係るズームレンズ鏡筒ユニットは、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｓｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯型情報端末装置の鏡筒機構や銀塩式カメラ・デジタルカメラ等に搭載可能である。

本発明のズームレンズ鏡筒ユニットに係る一実施形態を示す構成部品の分解斜視図である。 本発明のズームレンズ鏡筒ユニットに係る一実施形態を示す構成部材の部分位置関係を説明する為に図１に示す構成部材を一部省略して部分拡大した分解斜視図である。 本発明の一実施の形態を詳細説明するために、ズームレンズ鏡筒ユニットを構成する各部品の中央部断面図であり、撮影光学系が、広角端位置にある状態を示すものである。 本発明の一実施形態を詳細説明するために、ズームレンズ鏡筒ユニットを構成する各部材の中央部断面図であり、撮影光学系が望遠端位置にある状態を示すものである。 本発明の一実施形態におけるズームレンズ鏡筒ユニットを構成する３群移動枠と案内軸の動作説明の為に、簡略化して示す正面図である。 本発明の一実施形態におけるズームレンズ鏡筒ユニットを構成する２群移動枠と案内軸の動作説明の為に、簡略化して示す背面図である。 本発明の一実施形態におけるズームレンズ鏡筒ユニットを構成する図６の２群移動枠を反転して、図５の３群移動枠と案内軸の正面図に重ねた状態の正面図である。 本発明の一実施形態におけるズームレンズ鏡筒ユニットを図７の矢視Ｐ方向から見た時の底面図である。 本発明の一実施形態におけるズームレンズ鏡筒ユニットに用いられる摩擦片の正面図である。 本発明の一実施形態における鏡筒ユニットを構成する２群移動枠に摩擦片を搭載して、一体化した状態を示す正面図である。 本発明の一実施形態における鏡筒ユニットの２群移動枠と３群移動枠の空気間隔変化の動作を説明する為の断面図である。 本発明の一実施形態における鏡筒ユニットの第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔の変化量を理解し易く説明するために、図１１に示す２群移動枠と３群移動枠の各位置と関連付けた説明図である。 本発明の一実施形態におけるリセット位置信号検出を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態において、ズームレンズ鏡筒ユニットが携帯電話機に内蔵された状態を示すための外観斜視図である。 本発明の一実施形態において、ズームレンズ鏡筒ユニットが内蔵された携帯電話機を折り畳んだ状態を示す外観斜視図である。

符号の説明

１ 外ケース
２ 内ケース
３ 防塵ガラス
４ ズームレンズ鏡筒ユニット
５ 広角切換釦
６ 望遠切換釦
７ レリーズ釦
８ モニター
９ 蓋
１０ 主鏡筒
１０ａ 円筒部
１０ｂ 矩形穴
１０ｃ 内ヘリコイド螺子
１０ｄ ヘリコイドの山頂部
１０ｅ 歯車の軸支用ボス
１１ 第１レンズ群
１１ａ 第１レンズ群を構成するレンズ
１２ 飾り板
１３ 反射型フォトセンサ
２０ ２群移動枠
２０ａ ２群移動枠の外ヘリコイド螺子
２０ｂ ２群移動枠側壁部の矩形長穴
２０ｃ，２０ｄ 凸型円弧状リブ
２０ｃ１，２０ｄ１ 円弧リブの先端部
２０ｅ 白色反射部
２０ｅ１ リセット信号検知位置
２０ｆ 扇形長穴
２０ｇ 歯車山頂部の切欠部
２０ｈ 溝部
２０ｋ 外ヘリコイド螺子の谷部
２０ｊ ２群移動枠の円筒嵌合部
２１ 第２レンズ群
２１ａ，２１ｂ 第２レンズ群を構成するレンズ
２１ｃ レンズ絞り
２２ 摩擦片
２２ａ 摩擦片の先端円弧部
２２ｂ 摩擦片の両端部
３０ ３群移動枠
３０ａ ３群移動枠の外ヘリコイド螺子
３０ｂ ３群移動枠の矩形長穴
３０ｃ ３群移動枠の凸型矩形係止リブ
３０ｃ１ 凸型矩形係止リブの側壁面
３０ｃ２ 凸型矩形係止リブの側壁面
３０ｅ ３群移動枠の円筒嵌合部
３１ 第３レンズ群
３１ａ 第３レンズ群を構成するレンズ
３１ｂ レンズ絞り
４０ 第４レンズ群
４０ａ 第４レンズ群を構成するレンズ
５０ 回転駆動環
５０ａ 回転駆動環の貫通穴
５０ｂ 回転駆動環の外周歯車部
５１ 案内軸
５２ 歯車軸
６０ 歯車列
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ 歯車
７０ 駆動モータ
７１ ピニオン歯車
８０ 固定枠
８０ａ 位置決めボス
８０ｂ フック爪部
８０ｃ 貫通穴
８１ 止め螺子
９０ 撮像素子ユニット
９０ａ 撮像素子

Claims (16)

1. 少なくとも負の焦点距離の第１レンズ群、正の焦点距離の第２レンズ群および負の焦点距離の第３レンズ群を備え、前記第１レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は光軸方向に回転直進移動する光学系において、
   前記第２レンズ群を保持し周辺部に外ヘリコイド螺子を形成した２群移動枠と、
   前記第３レンズ群を保持し周辺部に外ヘリコイド螺子を形成した３群移動枠と、
   前記２群移動枠と前記３群移動枠が共有螺合しながら回転直進移動可能となるよう内ヘリコイド螺子を内壁部に形成した主鏡筒と、
   前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠のいずれか一方を回転直進移動するための案内軸を、光軸と平行に植設固定した回転駆動環と、
   前記回転駆動環を回転駆動する一個の駆動モータとを具備し、
   前記駆動モータと連動する前記回転駆動環の一方向への回転による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔距離が予め決められた間隔に拡大した時には、前記駆動モータを前記とは反対方向に回転して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を縮小方向に移動することにより焦点合致調整を行うと共に、
   前記一個の駆動モータと連動する前記回転駆動環の他方向への回転による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が予め決められた間隔に縮小した時には、前記駆動モータを前記とは反対方向に回転して、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を拡大方向に移動することにより焦点合致調整を行うように構成したことを特徴とするズームレンズ鏡筒ユニット。
2. 前記光学系は、負の焦点距離の前記第１レンズ群、正の焦点距離の前記第２レンズ群、負の焦点距離の前記第３レンズ群および正の焦点距離の第４レンズ群からなり、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群は固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は光軸方向に回転しつつ直進移動するように構成したことを特徴とする請求項１のズームレンズ鏡筒ユニット。
3. 前記回転駆動環を回転駆動するための前記一個の駆動モータおよび減速用の歯車列と、
   前記２群移動枠の螺子の一部に配設され位置信号を検知する為の白色板およびフォトセンサと、
   前記２群移動枠に、わずかな摩擦力を付与するために弾発性を有する摩擦片と、
   前記回転駆動環を回転可能に嵌合すると同時に、前記１個の駆動モータと前記歯車列を配設した固定枠と、
   前記２群移動枠、前記３群移動枠を収納すると共に、内壁部に前記２群移動枠と前記３群移動枠にそれぞれ形成された外ヘリコイド螺子に螺合する内ヘリコイド螺子を形成した前記主鏡筒と、により構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニット。
4. 前記２群移動枠と前記３群移動枠が、広角光学系域から望遠光学系域を一体的に回転直進移動するとき、少なくとも、変倍と焦点合致調整において必須な、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を確保するために、前記２群移動枠と前記３群移動枠との間の回転方向における接触部に、一定の間隙を付与したことを特徴とする請求項１または２のズームレンズ鏡筒ユニット。
5. 変倍動作において、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、広角光学系域から望遠光学系域方向に一体的に回転直進移動する時、あるいは、望遠光学系域から広角光学系域方向に一体的に回転直進移動する時、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔は、光学系の広角光学系域から望遠光学系域の範囲内において、焦点合致調整における無限側か、あるいは、焦点合致調整における至近側に存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニット。
6. 変倍動作に伴って、広角光学系域から望遠光学系域の範囲内において、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が縮小する方向に一体的に回転直進移動する時、焦点合致調整時においては、前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠のいずれか一方は静止すると共に、他方の前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増加する方向、即ち無限側から至近側方向に移動し、
   一方、前記とは反対の変倍動作に伴って、広角光学系域から望遠光学系域の範囲内において、前記２群移動枠と前記３群移動枠が、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が増加する方向に、一体的に回転直進移動する時、焦点合致調整時においては、前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠のいずれか一方は静止すると共に、他方の前記２群移動枠あるいは前記３群移動枠は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が縮小する方向、即ち至近側から無限方向に移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニット。
7. 前記２群移動枠の一部に配置された円筒環部と前記３群移動枠の一部に配置された円筒環部が摺動回転、直進移動可能に嵌合することを特徴とする請求項１または２のズームレンズ鏡筒ユニット。
8. 前記一個の駆動モータと連動し、一方向へ回転する前記回転駆動環による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が予め決められた間隔に拡大した時には、前記駆動モータと連動した前記回転駆動環を前記とは反対方向に回転することによって、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を縮小方向に移動することにより焦点合致調整を行うと共に、
   前記一個の駆動モータの他方向へ回転する前記回転駆動環による変倍動作に伴って、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔が予め決められた間隔に縮小した時には、前記駆動モータを前記とは反対方向に回転することによって、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の空気間隔を拡大方向に移動することにより焦点合致調整を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニット。
9. 変倍時には、前記第２レンズ群を支持する前記２群移動枠の外ヘリコイド螺子と前記第３レンズ群を支持する前記３群移動枠の外ヘリコイド螺子を前記主鏡筒の内ヘリコイド螺子と共有螺合しながら一体的に直進回転移動させ、焦点合致調整時には、前記２群移動枠と前記３群移動枠の係合が一時的に解除され、前記第２レンズ群は静止状態のまま前記第３レンズ群の回転直進移動のみさせるように構成したことを特徴とする請求項１または２のズームレンズ鏡筒ユニット。
10. 前記主鏡筒外側壁部には、前記主鏡筒の内ヘリコイド谷部に相当する位置に貫通穴部を穿設し、前記貫通穴部に対応させて、投射光線の反射光量変化が検知可能な前記反射型の前記フォトセンサを配設すると共に、位置信号検知のための白色塗料あるいは白色シールが、前記２群移動枠の外ヘリコイド螺子の山頂の一部を面状に削成した部分に塗布あるいは貼着されていることを特徴とする請求項１または２のズームレンズ鏡筒ユニット。
11. 前記駆動環は、駆動モータユニットからの動力にて、正逆方向に３６０°以上回転可能であって、光軸と平行に植設されている前記案内軸が前記３群移動枠に穿設された矩形穴に嵌合し、前記３群移動枠を光軸方向に摺動しながら、一体的に回転駆動することを特徴とする請求項１または２のズームレンズ鏡筒ユニット。
12. 前記２群移動枠の外ヘリコイドの側壁部に穿設された矩形穴から前記外ヘリコイドの谷面より突起した状態で、配置された弾発特性を有する前記摩擦片が前記２群移動枠内に収納され、前記摩擦片の中央部に配置された円弧状の突起部が、常に、前記主鏡筒の内ヘリコイド山頂部と接触摺動することにより、前記２群移動枠に摩擦力を付与していることを特徴とする請求項２のズームレンズ鏡筒ユニット。
13. 撮像用ズームレンズ鏡筒として請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを使用していることを特徴とする撮像装置。
14. 撮像用ズームレンズ鏡筒として、請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを使用していることを特徴とするカメラ。
15. 撮像機能部のズームレンズ鏡筒として、請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを使用していることを特徴とする携帯型情報端末装置。
16. 請求項１〜請求項１２のいずれか１項のズームレンズ鏡筒ユニットを撮像機能部に組み込んでなることを特徴とする携帯電話機。

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