(57)【要約】      （修正有）【課題】光学要素を撮影光軸上へ選択的に挿脱、あるいは切替できるレンズ鏡筒において、切替動作を行うときのみ規制が解除されるロック機構を有したレンズ鏡筒。【解決手段】１つの光学要素を保持する保持枠と、保持枠の有する光学要素のうち１つを撮影光軸上に配置した第１の状態と、撮影光軸外に配置した第２の状態とに切り替えられるよう保持枠を保持するベース部材と、ズームレンズ群を光軸方向に駆動させる回転筒を備えたレンズ鏡筒において、回転筒は第１の回転位相と第２の回転位相を有し、回転筒が第１の回転位相にあるとき、保持枠と回転筒で第１の状態と第２の状態が切り替わるのを防止する規制手段が構成され、回転筒が第２の回転位相にあるとき第１の状態と第２の状態が切り替わるよう保持枠が回転筒に連動させ、かつ第１の回転位相と第２の回転位相の一部を重複させる。【選択図】図１２（Ａ）
2019168561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光学要素を保持する保持枠と、
前記保持枠の有する光学要素のうち少なくとも１つを撮影光軸上に配置した第１の状態と、撮影光軸外に配置した第２の状態とに切り替えられるよう前記保持枠を保持するベース部材と、
光軸方向に移動することで撮影光学系を変倍させるズームレンズ群と、
撮影光軸を中心に回転可能でカム機構により前記ズームレンズ群を光軸方向に駆動させる回転筒を備えたズームレンズ鏡筒において、
前記回転筒は第１の回転位相と第２の回転位相を有し、
前記回転筒が前記第１の回転位相にあるとき、前記保持枠と前記回転筒で前記第１の状態と前記第２の状態が切り替わるのを防止する切り替わり規制手段が構成され、
前記回転筒が前記第２の回転位相にあるとき前記第１の状態と前記第２の状態が切り替わるよう前記保持枠が前記回転筒に連動し、
前記第１の回転位相と前記第２の回転位相の一部が重複していることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、前記保持枠には撮影光軸と平行に係止腕部が形成され、前記回転筒には撮影光軸を中心として撮影光軸と平行に円弧状の係止壁が形成されており、前記回転筒が前記第１の回転位相にある場合、前記係止腕部が前記係止壁によって移動規制されることで前記第１の状態と前記第２の状態の切り替わりを防止することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒において、前記係止腕部は第１の係止腕部と第２の係止腕部からなり、前記保持枠が有する光学要素を撮影光軸と直行する方向に挟んで配置され、前記第１の状態のときは前記第１の係止腕部と前記係止壁により、前記第２の状態のときは前記第２の係止腕部と前記係止壁によりそれぞれ切り替わり規制手段が構成されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記回転筒の外周部には外部からの駆動力を前記回転筒に伝達するためのギア部が設けられ、前記係止壁が前記ギア部と前記回転筒の周方向で重ならない位相に形成されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記係止腕部と前記係止壁から構成される切り替わり規制手段は前記回転筒の内周面よりも外周側に配置されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記保持枠は撮影光軸と直交する平面上を平行移動可能に前記ベース部材に軸支され、前記保持枠に形成されたラック部がアイドラギアと常に噛み合った状態であり、前記回転筒が前記第２の位相にあるとき前記回転筒に部分的に形成された内歯ギアと前記アイドラギアが噛み合って連動することで前記第１の状態と前記第２の状態との切替が行われ、前記第１の状態および前記第２の状態において前記係止腕と前記係止壁との隙間Ｘは、前記アイドラギアの歯先円と前記内歯ギアの歯先円の交点を点Ａ、前記アイドラギアのうち前記内歯ギアと２歯目に噛合う歯の歯先先端部を点Ｂとしたとき、Ｘ＜弧ＡＢを満たすことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記保持枠が撮影光軸と平行の回動軸を中心として回転可能にベース部材に軸支され、前記回転筒が前記第２の位相にあるとき、前記内歯ギアが前記保持枠に形成された切替ギア部と噛み合って前記保持枠が前記回転筒に連動することで前記第１の状態と前記第２の状態との切替が行われ、前記第１の状態および前記第２の状態において前記係止腕と前記係止壁との隙間Ｙは、前記切替ギア部の歯先円と前記内歯ギアの歯先円との交点を点Ｃ、前記切替ギア部のうち前記内歯ギアと２歯目に噛合う歯の歯先先端部を点Ｄ、前記切替ギア部のピッチ円半径をａ、隙間Ｙを埋めるように前記保持枠を回動させたときに前記係止壁と前記係止腕が接触する点を点Ｅ、前記回動軸を中心として前記点Ｅを通過する円の半径をｂとしたとき、ΔＹ×ａ＜弧ＣＤ×ｂを満たすことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記係止壁の両端部の外周面側にと、前記係止腕の内側にはそれぞれテーパー面が設けられていることを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒において、前記第１の状態と前記第２に記載の撮影状態のいずれの状態もトグルばねの力によって前記保持枠が保持されることを特徴とするレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラのレンズ鏡筒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズやフィルタなどの光学要素を撮影光軸上へ選択的に挿脱、あるいは切替できるレンズ鏡筒が知られている。この場合、使用中の光学要素が撮影光軸上から逸脱したり、逆に不使用時に撮影光軸上に入り込んだりしないよう確実に保持する必要がある。
【０００３】
例えば特許文献１では、レンズの切替専用に設けたモータを正転または逆転させることで、望遠撮影時用のテレレンズと広角撮影時用のワイドレンズをそれぞれ撮影光軸上に保持するものが開示されている。しかし特許文献１の手法では、レンズを撮影光軸上に保持するためにアクチュエータに通電し続ける必要があるため消費電力の面で不利である上に、振動や落下等の衝撃によってモータの保持力以上の力が加わった場合レンズが切り替わってしまう恐れがある。
【０００４】
一方、特許文献２では手動のスライド操作部材で１つレンズを撮影位置と待避位置に切り替え、振動や落下等の衝撃によりレンズの位置が撮影位置と退避位置で切り替わらないようロック機構を設けたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−５３２３０号公報
【特許文献２】特開平６−２８９４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし特許文献２に記載のロック機構は、板ばねの凸部とレンズ保持枠の表面に形成された凹部が係合するというものであり、スライド操作部材を操作することでロック機構がはずれレンズの位置が切り替えられる構成となっている。そのため確実なロックではなく振動、落下等の衝撃によってロック外れる恐れがある。また自動でロック機構を解除することができないため、より強力なロック機構を実現しようとして板ばねのばね力を上げると、切替動作のための駆動力も大きくなってしまうといった問題がある。
【０００７】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、撮影光軸上に挿脱可能な光学要素が衝撃等によって切り替わらないよう規制し、切替動作を行うときのみ規制が解除されるロック機構を有したレンズ鏡筒の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
少なくとも１つの光学要素を保持する保持枠と、前記保持枠の有する光学要素のうち少なくとも１つを撮影光軸上に配置した第１の状態と、撮影光軸外に配置した第２の状態とに切り替えられるよう前記保持枠を保持するベース部材と、光軸方向に移動することで撮影光学系を変倍させるズームレンズ群と、撮影光軸を中心に回転可能でカム機構により前記ズームレンズ群を光軸方向に駆動させる回転筒を備えたズームレンズ鏡筒において、前記回転筒は第１の回転位相と第２の回転位相を有し、前記回転筒が前記第１の回転位相にあるとき、前記保持枠と前記回転筒で前記第１の状態と前記第２の状態とが切り替わるのを防止する切り替わり規制手段が構成され、前記回転筒が前記第２の回転位相にあるとき前記第１の状態と前記第２の状態が切り替わるよう前記保持枠が前記回転筒に連動させ、かつ前記第１の回転位相と前記第２の回転位相の一部を重複させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮影光軸上に挿脱可能な光学要素が衝撃等によって切り替わらないよう規制し、切替動作を行うときのみ規制が解除される信頼性の高いロック機構を有したレンズ鏡筒を低コストで提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施例において第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の鏡筒断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例において第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の鏡筒断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例における切替機構の分解斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施例における切替機構の正面図である。
【図５】図４におけるＡ部の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例において第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の切替機構正面図である。
【図７】本発明の第１の実施例において第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の切替機構正面図である。
【図８】本発明の第１の実施例におけるカム筒の斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施例おけるカム筒の背面図である。
【図１０】本発明の第１の実施例におけるレンズ切替防止用ロック機構の説明図である。
【図１１】図１０におけるＢ部の断面図である。
【図１２（Ａ）】本発明の第１の実施例における切替機構とロック機構の説明図である。
【図１２（Ｂ）】本発明の第１の実施例における切替機構とロック機構の説明図である。
【図１２（Ｃ）】本発明の第１の実施例における切替機構とロック機構の説明図である。
【図１２（Ｄ）】本発明の第１の実施例における切替機構とロック機構の説明図である。
【図１２（Ｅ）】本発明の第１の実施例における切替機構とロック機構の説明図である。
【図１３（Ａ）】本発明の第１の実施例におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、ズーム駆動レンズ群の係合位置を示した図である。
【図１３（Ｂ）】本発明の第１の実施例におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、ズーム駆動レンズ群の係合位置を示した図である。
【図１３（Ｃ）】本発明の第１の実施例におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、ズーム駆動レンズ群の係合位置を示した図である。
【図１３（Ｄ）】本発明の第１の実施例におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、ズーム駆動レンズ群の係合位置を示した図である。
【図１３（Ｅ）】本発明の第１の実施例におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、ズーム駆動レンズ群の係合位置を示した図である。
【図１４】本発明の第１の実施例においてアイドラギア１６と内歯ギア１１ｂが噛み合うときの切替機構の背面図である。
【図１５】本発明の第１の実施例におけるアイドラギア１６と内歯ギア１１ｂの歯先円を示した図である。
【図１６】本発明の第１の実施例における鏡筒の側面図である。
【図１７（Ａ）】図１６のＣ部断面図であり、第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上へ配置されるときの様子を示した図である。
【図１７（Ｂ）】図１６のＣ部断面図であり、第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上へ配置されるときの様子を示した図である。
【図１７（Ｃ）】図１６のＣ部断面図であり、第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上へ配置されるときの様子を示した図である。
【図１７（Ｄ）】図１６のＣ部断面図であり、第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上へ配置されるときの様子を示した図である。
【図１８】本発明の第２の実施例における切替機構の正面図である。
【図１９】本発明の第２の実施例における第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の背面図である。
【図２０】本発明の第２の実施例における第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の背面図である。
【図２１】本発明の第２の実施例における図１６の断面図である。
【図２２】本発明の第２の実施例における切替ギア部２３と内歯ギア１１ｂの歯先円を示した図である。
【図２３】本発明の第２の実施例のロック機構において切替レンズ保持枠１０のレバー比を示した図である。
【図２４】本発明におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、望遠領域側でカム溝を繋げるように形成した場合のカム軌跡を示した図である。
【図２５】本発明におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、望遠領域からさらに焦点距離を延ばすようカム溝を延長させた場合のカム軌跡を示した図である。
【図２６】本発明におけるカム筒のカム溝を示す展開図であり、沈胴領域から広角領域の間でレンズの挿脱を行う場合のカム軌跡を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施例］
以下、図１〜図１１を参照して、本発明の第１の実施形態に係わるレンズ切替機構について説明する。
【００１３】
まず図１、図２を参照してレンズ鏡筒の構成を示す。
【００１４】
本実施例におけるレンズ鏡筒は防水カメラを想定しており、水中と陸上での光学特性の差を補正するために水中撮影時用のレンズと陸上撮影時用のレンズを切替可能に備えた構成となっている。以下、水中撮影時用のレンズを第１の切替レンズ４ａ、陸上撮影時用のレンズを第２の切替レンズ４ｂとする。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施例に関わるレンズ鏡筒の断面図であり、第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の図を示している。
【００１６】
図２は本発明の第１の実施例に関わるレンズ鏡筒の断面図であり、第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の図を示している。
【００１７】
レンズ鏡筒は、撮影用レンズ群として光軸前方（被写体側）から順に第１レンズ群１、第２レンズ群２、第３レンズ群３、切替レンズ群４を備えており、最後方に撮像素子５が設けられている。
【００１８】
撮像素子５はベース部材６に保持されており、さらにベース部材６には固定筒７がビス（不図示）により固定されている。カム筒１１は固定筒７の内側に配置され、径方向を固定筒７により、光軸方向を固定筒７とベース部材６とによりそれぞれ規制され回転可能に保持されている。
【００１９】
第１レンズ群１は固定筒７、第２レンズ群２は第２レンズ保持枠８、第３レンズ群３は第３レンズ保持枠９、切替レンズ群４は切替レンズ保持枠１０によりそれぞれ保持される。第２レンズ保持枠８にはピン状部８ａ、第３レンズ保持枠９にはピン状部材８ｂが形成され、カム筒１１の内周に形成されたカム溝１２、１３にそれぞれ係合している（図１３（Ａ）参照）。また第２レンズ保持枠８は固定筒７の直進溝（不図示）により、第３レンズ保持枠９は第２レンズ保持枠８により直進規制される。ズーム駆動モータ（不図示）によりカム筒を回転駆動させると、カム溝１２、１３の軌跡に沿って第２レンズ保持枠８および第３レンズ保持枠９が光軸方向に移動しズーム駆動する構成となっている。
【００２０】
次に切替機構の構成を以下に示す。図２は切替レンズ群４の切替機構の分解斜視図を示している。図４は切替レンズ群４の切替機構の正面図、図５は図４におけるＡ部の断面図を示している。
【００２１】
切替レンズ保持枠１０には光軸に対し垂直方向へ形成した貫通孔からなる位置決め部１０ａがあり、さらに切替レンズ群を挟んで位置決め部１０ａとは反対側にＵ字状の振れ止め部１０ｂが形成されている。位置決め部１０ａと振れ止め部１０ｂにはガイド軸１５ａ、１５ｂがそれぞれ摺動可能に嵌合する。ガイド軸１５ａ、１５ｂはベース部材６のガイド軸受け部６ａ、６ｂによりそれぞれ支持されており、切替レンズ群４は光軸と垂直な面でガイド軸１５ａ、１５ｂに沿って移動可能になっている。また切替レンズ保持枠１０には、位置決め部１０ａ側にアイドラギア１６と常に噛合うラック部１０ｃが形成されている。
【００２２】
アイドラギア１６はギアシャフト１７によって回転可能に軸支され、ギアシャフト１７はベース部材６のギアシャフト固定部６ｃに固定されている。ベース部材６には屋根部６ｄが形成されており、屋根部６ｄはギアシャフト固定部６ｃと同軸上にギアシャフト貫通孔６ｅを有している。ギアシャフト１７はギアシャフト貫通孔６ｅを貫通し、屋根部６ｄよりも被写体側に突出したギアシャフト突出部１７ａを有している。そしてこのギアシャフト突出部１７ａと、切替レンズ保持枠１０に形成されたトグルばね掛け部１０ｄにトグルばね１８の腕部がそれぞれ係止され、切替レンズ群４の位置によって付勢力の向きが変わるよう構成されている。またトグルばね１８はベース部材６に固定されたトグルばねカバー１９と屋根部６ｄとにより光軸方向の移動が規制され、ギアシャフト１７から脱落しないよう構成されている。
【００２３】
次に切替レンズ群４の光軸上への位置決め方法を示す。図６は第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の切替レンズ群４の正面図を示している。図７は第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の切替レンズ群４の正面図を示している。図６において、切替レンズ保持枠１０はトグルばね１８により図中上向きに付勢され、第１のメカストッパー６ｆに当接している。図７においては切替レンズ保持枠１０がトグルばね１８により図中下向きに付勢され、第２のメカストッパー６ｇに当接している。このように切替レンズ４ａ、４ｂどちらのレンズが光軸上にあっても切替レンズ保持枠１０をトグルばね１８でメカストッパーに付勢することで位置決めがなされる。
【００２４】
次に切替駆動を行うためのカム筒１１の構成について説明する。図８はカム筒１１の斜視図、図９はカム筒１１の背面図を示している。図１３（Ａ）はカム筒１１の内周に形成されるカム溝１２、１３の展開図を示している。カム筒１１にはズーム用モータ（不図示）から伝達ギア（不図示）を介して駆動力を得るための外周ギア部１１ａと、アイドラギア１６と噛み合うことで切替レンズ保持枠１０を駆動させる内歯ギア部１１ｂが形成されている。またカム筒１１の内周面にはカム溝１２、１３が形成されており、第２レンズ保持枠８のピン状部材８ａ、第３レンズ保持枠９のピン状部材９ａがそれぞれ係合する。
【００２５】
カム溝１２、１３は、光学系を陸上用の広角から望遠までズーム駆動させる第１のズーム駆動領域１２ａ、１３ａおよび水中用の広角から望遠までズーム駆動させる第２のズーム駆動領域１２ｂ、１３ｂと、その２つのズーム駆動領域を連続的に繋ぐ切替レンズ群移動領域１２ｃ、１３ｃから構成される。第１のズーム駆動領域１２ａ、１３ａと第２のズーム駆動領域１２ｂ、１３ｂは切替レンズ群移動領域１２ｃ、１３ｃに対し略対称に形成されており、それぞれのズーム駆動領域の広角側で１２ｃ、１３ｃに接続している。広角側で接続しているのは、広角側での撮影頻度が多く、かつレンズ群の切替動作の後は広角側から撮影開始する方が使い勝手がよいということを想定した場合、切替時間の短縮が期待できるためである。
【００２６】
撮影中、ピン状部材８ａ（９ａ）は第１のズーム駆動領域１２ａ（１３ａ）と第２のズーム駆動領域１２ｂ（１３ｂ）のどちらか片方に係合しズーム駆動する。ピン状部材８ａ（９ａ）が第１のズーム駆動領域１２ａ（１３ａ）から第２のズーム駆動領域１２ｂ（１３ｂ）に、またはその逆向きに移動するようカム筒１１を回転させると、切替レンズ群移動領域１２ｃ（１３ｃ）を通過する間にカム筒１１の内歯ギア１１ｂにより切替レンズ群４が連動し切替動作が行われる。詳しい駆動方法に関しては図１２（Ａ）〜（Ｅ）、図１３（Ａ）〜（Ｅ）をもとに後述する。
【００２７】
またカム筒１１の撮像面側には、撮影光軸と略平行に円弧上の係止壁１１ｃが設けられている。この円弧状の係止壁１１ｃは光軸方向から見て外周ギア部１１ａと重ならない位相に形成されており、切替レンズ保持枠１０に設けられた係止腕１０ｅ−１および１０ｅ−２とともに切替レンズ４ａと４ｂの切り替わりを防止するロック機構を構成している。（図１０、図１１参照）  円弧状の係止壁１１ｃと外周ギア部１１ａの位相を重ならないよう配置することで鏡筒の径方向を小型化できる。
【００２８】
さらにカム筒１１の撮像面側の端面には、所定のズーム位置にカム筒を駆動（リセット）させるためにフォトインタラプタ（不図示）を遮光する遮光部１１ｄが形成される。ズームレンズ群（第２レンズ群２、第３レンズ群３）が第１のズーム駆動領域における超望遠端域に達するようにカム筒６を回転させると、遮光部１１ｄがベース部材６に保持されたフォトインタラプタを遮光する構成となっている。
【００２９】
次に図１０、図１１を参照して切替レンズ４ａと４ｂとの切り替わりを防止するロック機構について説明する。このロック機構は前述した通り、カム筒１１に設けられた円弧状の係止壁１１ｃと、切替レンズ保持枠１０に設けられた第１の係止腕１０ｅ−１または第２の係止腕１０ｅ−２により構成される。係止腕１０ｅ−１、１０ｅ−２は切替レンズ保持枠１０において、係止壁１１ｃの端面よりも撮像面側に位置する個所から切替レンズ群４の駆動方向に沿ってレンズを挟むように１つずつ形成されている。さらに係止腕の先端部には撮影光軸と略平行に被写体側に向かって凸部１０ｆ−１、１０ｆ−２が設けられており、係止腕１０ｅ−１、１０ｅ−２はＬ字形状をなしている。
【００３０】
凸部１０ｆ−１、１０ｆ−２はその端面が係止壁１１ｃの端面よりも被写体側に突出するよう形成されている。撮影状態、例えば図１０、図１１のように第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上に位置している状態においては、係止腕凸部１０ｆ−１が係止壁１１ｃに対し径方向に重なり、かつ係止壁１１ｃよりも径方向外側に位置する構成となっている。切替レンズ群４に対しトグルばねの付勢方向と逆向き（図１０、図１１中下向き）に付勢力以上の力が加わった場合には、凸部１０ｆ−１の内周面１０ｇ−１が円弧状の係止壁１１ｃの外周面１１ｃ−１に当接して切り替わりを防止する構成となっている。
【００３１】
逆に図１２（Ｅ）に示すように第２の切替レンズ４ｂが撮影光軸上に位置している状態であれば、係止腕凸部１０ｆ−２が係止壁１１ｃに対し径方向に重なり、かつ係止壁１１ｃよりも径方向外側に位置する。図中上向きに力が加わった場合、凸部１０ｆ−２の内周面１０ｇ−２が１１ｃ−１に当接して切り替わりを防止する構成となっている。また上述の通り、切替レンズ４の移動軌跡に沿った方向に２つの係止腕を設けることで確実にレンズ群４の移動を規制でき、より信頼性の高いロック機構を構成できる。さらに本実施例における切替レンズ群４のロック機構は、カム筒１１の内周面と外周面の間で構成されるためカム筒１１を径方向に大きくする必要がなく、鏡筒を大型化せずにロック機構を実現できる。
【００３２】
図１２（Ａ）〜（Ｅ）、図１３（Ａ）〜（Ｅ）を参照して切替レンズ群４の切替動作を以下に示す。図１２（Ａ）は、第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の切替機構の動作説明図である。図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）は、撮影光軸上に位置するレンズが切替レンズ群４ａから４ｂに切り替わる際の切替機構の動作説明図である。図１２（Ｅ）は、第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の切替機構の動作説明図である。図１３（Ａ）〜（Ｅ）は、図１２（Ａ）〜（Ｅ）において第２レンズ保持枠８のピン状部材８ａ、第３レンズ保持枠９のピン状部材９ａのカム溝１２、１３上の位置を示した図である。
【００３３】
図１２（Ａ）に示すように、第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置して撮影を行うとき、カム筒１１が内歯ギア１１ｂとアイドラギア１６とが噛み合わない回転範囲で駆動する。その間、図１３（Ａ）に示すように第２レンズ群２（第３レンズ群３）は第１のズーム駆動領域１２ａ（１３ａ）の軌跡に沿って光軸方向へズーム駆動する。このとき第１のズーム駆動領域１２ａ（１３ａ）の全域で係止壁１１ｃと係止腕１０ｅ−１が径方向に重なり、かつ係止壁１１ｃの外周に係止腕凸部１０ｆ−１が位置することでロック機構が働く。
【００３４】
図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）のように、第２レンズ保持枠のピン状部材８ａ（第３レンズ保持枠のピン状部材９ａ）が第１のズーム駆動領域１２ａ（１３ａ）から切替レンズ群移動領域１２ｃ（１３ｃ）に移るようカム筒１１を回転させると、内歯ギア１１ｂがアイドラギア１６と噛み合い始める。アイドラギア１６と切替レンズ保持枠１０のラック部１０ｂは常に噛み合っているため、切替レンズ保持枠１０がアイドラギア１６の回転に伴いガイド軸１３ａ、１３ｂに沿って移動を開始する。
【００３５】
このように内歯ギア１１ｂがアイドラギア１６と噛み合い始めるとき、係止壁１１ｃと係止腕１０ｅ−１は径方向に重なり、かつ係止壁１１ｃの外周に係止腕凸部１０ｆ−１が配置される位置関係を保っており、まだロック機構は有効な状態となっている。
【００３６】
さらにカム筒１１を回転させ切替レンズ群４を移動させると、係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１が径方向で重ならない位置関係となりロックが解除される。（図１２（Ｃ）、図１３（Ｃ）参照） そして切替レンズ群４が移動し内歯ギア１１ｂとアイドラギア１６の噛み合いが解除される前に、係止腕凸部１０ｆ−２が係止壁１１ｃと径方向に重なり、かつ係止壁１１ｃの外周側に係止腕凸部１０ｆ−２が位置することで再びロック機構が働き始める（図１２（Ｄ）、図１３（Ｄ）参照）。
【００３７】
このように係止壁１１ｃと第２の係止腕１０ｅ−２とのロックがかかる位置関係にさせた後でアイドラギア１６と内歯ギア１０ｃの噛み合いが解除される構成となっている。切替動作が完了した後はカム筒１１をそれまでと同方向へ回転させ続けることで、第２レンズ保持枠のピン状部材８ａ（第３レンズ保持枠のピン状部材９ａ）が第２のズーム駆動領域１２ｃ（１３ｃ）から切替レンズ群移動領域１２ｂ（１３ｂ）に係合する。（図１２（Ｅ）、図１３（Ｅ）参照）。
【００３８】
以上のようにカム筒１１とアイドラギア１６を介することで、ズームモータから連動を取り切替レンズ群４の切替動作を行うことができる。さらに本実施例のようにカム溝を略対称に接続してズーム駆動領域を２つ設け、その接続領域で切替レンズ群の切替動作を行う構成にすれば、２つの切替レンズ群をズーム駆動範囲の全域で使い分けることが可能となる。
【００３９】
２つのカム溝を接続しない構成にて本実施例と同様に広角側で２つのレンズ切替を行おうとした場合、広角側の切替領域までカム筒を回転させると１度目は切替レンズ４ａから切替レンズ４ｂへ、２度目は切替レンズ４ｂから切替レンズ４ａへというように、１方向からの動作入力で異なる移動方向への切替を交互に行う必要がある。
【００４０】
そのため、ハ−トカム機構やプッシュロック機構などを組み込む必要があり切替機構の構成が複雑になってしまうが、本実施例のようにカム溝を略対称に接続しズーム駆動領域を２つ設けることで、ギアとラックによる単純な往復切替機構で切替機構を構成できる。また２つのカム溝を接続しない構成では、ズーム駆動領域外で切替動作を行った後ズームモータを１度停止して逆回転させズーム駆動領域に戻すといった反転動作が必要になるが、本実施例の構成ではその反転動作の必要がなくモータの動作ロスを解消できる。
【００４１】
また図１３（Ａ）には、カム筒１１の回転範囲におけるアイドラギア１６と内歯ギア１１ｂの噛み合い範囲と、係止壁１１ｃと第１の係止腕１０ｅ−１または第２の係止腕１０ｅ−２により構成されるロック機構の有効範囲をそれぞれ示している。この図が示すように、ギアが噛み合い始めた後とギアの噛み合いが解除される前もロック機構によって切替レンズ保持枠１０の移動を規制している。
【００４２】
次に係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１または１０ｆ−２との隙間について説明する。図１４はアイドラギア１６と内歯ギア１１ｂが噛み合うときの切替機構の背面図であり、図１５はアイドラギアギア１６の歯先円２０と、内歯ギア１１ｂの歯先円２１を示した図である。
【００４３】
図１１に示すように、ロック機構を構成する係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１の隙間をΔＸとする。またアイドラギア１６の歯先円２０上で、内歯ギア１１ｂと２歯目に噛み合うアイドラギア１６の歯１６ａの歯先の位置を点Ａとする。さらにアイドラギア１６の歯先円２０と内歯ギア１１ｂの歯先円２１との交点を点Ｂとする（図１５）。このとき係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１の隙間ΔＸと弧ＡＢは、ΔＸ＜弧ＡＢを満たす関係となっている。ΔＸ＜弧ＡＢであれば、１６ａと１１ｂが外力によって意図せず１歯目に噛み合ってしまうことで起こる動作不良を防ぐことができる。
【００４４】
図１６は本実施例における鏡筒の側面図である。図１７（Ａ）〜（Ｄ）は図１６のＣ部断面図であり、第１の切替レンズ４ａが撮影光軸上へ配置される（切替レンズ群４が図中上向きに移動している）ときの様子を示している。
【００４５】
本実施例においてΔＸ＜弧ＡＢの関係は成り立たせるために、図１７（Ａ）〜（Ｄ）で示すように係止壁１１ｃの両端部、係止腕凸部１０ｆ−１、１０ｆ−２には、テーパー面１１ｃ−２、１１ｃ−３、１０ｈ−１、１０ｈ−２が設けられている。
【００４６】
図１７（Ａ）では係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１が径方向に重なっておらずまだロック機構が働いていない。図１７（Ｂ）では係止壁１１ｃの端部に設けたテーパー面１１ｃ−２が係止腕凸部１０ｆ−１のテーパー面１０ｈ−１と径方向に重なる位置まで進入しており、ロック機構が働き始める。図１７（Ｃ）では係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１が径方向に重なりロック機構が働いており、かつ内歯ギア１０ｂとアイドラギア１６はまだ噛み合った状態である。図１７（Ｄ）の位置まで切替動作が進むと内歯ギア１０ｂとアイドラギア１６の噛み合いが解除される。
【００４７】
このように、テーパー面を設けることで凸部内周１０ｇ−１が係止壁外周１１ｃ−１よりも径方向内側に位置する時からロック機構を働かせることが可能になる。したがって、テーパー面があることで係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１との径方向の隙間をより詰めた状態でロック機構の有効範囲とギアの噛み合い範囲を重複させられ、ΔＸ＜弧ＡＢの隙間関係を保つことができる。
【００４８】
図１７（Ａ）〜（Ｄ）で示したように、ロック機構の有効範囲とギアの噛み合い範囲を一部重複させ、かつ係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１または１０ｆ−２との隙間を上記の関係にすることでギアの喰い付きなどを防ぎ円滑に切替動作に移行できる。
【００４９】
以上のように、本実施例によれば、カム筒によってレンズ群の切替を行う切替機構において、撮影中はレンズ群の切り替わりを防止するようレンズ群を規制し、レンズ群が切替動作に入って駆動し始めるとレンズ群の規制が解除される切り替わり防止のロック機構を達成することができる。また、他の部品を設けることなく切替レンズ保持枠１０とカム筒１１にてロック機構を働かせているため、鏡筒の大型化やコスト増加を抑えた構成でロック機構を実現できる。
【００５０】
［第２の実施例］
以下、図１８〜図２３を参照して、本発明の第２の実施例におけるレンズ切替機構とそのロック機構の構成について説明する。図１８以下では、第１の実施例と共通する要素を同一の符号で示しており、同一符号の要素に関する重複した説明は省略する。
【００５１】
本実施例のレンズ切替機構において第１の実施例と異なる点は、切替レンズ群４を保持する切替レンズ保持枠１０の構成と、切替レンズ保持枠１０の支持方法である。
【００５２】
図１８に本実施例における切替機構の正面図を示す。本発明の第１の実施例において切替レンズ保持枠１０を２本のガイド軸１５ａ、１５ｂで光軸と垂直な面上を平行移動するよう保持しているが、本実施例では図２２に示すように撮影光軸と略平行に設けた回動軸２２を中心に回動可能に保持する構成としている。
【００５３】
図１９は第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合の背面図であり、図２０第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合の背面図である。
【００５４】
第１の実施例と同様に、第１の切替レンズ４ａを撮影光軸上に配置した場合は１０ｅ−１と係止壁１０ｃにより、第２の切替レンズ４ｂを撮影光軸上に配置した場合は１０ｅ−２と係止壁１０ｃによりロック機構が機能する。このロック機構と、切替動作時のギアの噛み合い範囲との関係性は図１３（Ａ）に示した通りだが、本実施例では第１の実施例におけるアイドラギア１６のような中継伝達手段を用いていない。図１９、図２０に示すように切替レンズ保持枠１０に切替ギア部２３を設け、この切替ギア部２３を内歯ギア１１ｂと直接噛み合わせることで切替レンズ４ａ、４ｂの切替動作を行うため、部品点数が抑えられた構成となっている。
【００５５】
本実施例における係止壁１１ｃと係止腕凸部１０ｆ−１、１０ｆ−２とで構成されるロック機構の隙間ΔＹ（図２１参照）について説明する。図２２は切替ギア部２３の歯先円２４と内歯ギア１１ｂの歯先円２１を示した図である。切替ギア部２３の歯先円２４上で、内歯ギア１１ｂと２歯目に噛み合うギア部の歯の歯先の位置を点Ｃ、さらにギア部２３の歯先円２４と内歯ギア１１ｂの歯先円２１との交点を点Ｄとする。また隙間Ｙを埋めるように切替レンズ保持枠１０を移動させたときに、係止腕凸部１０ｆ−１または１０ｆ−２と係止壁１１Ｃが接触する点を点Ｅとし、切替ギア部２３のピッチ円半径をａ、回動軸２２を中心として点Ｅを通る円の半径をｂとする（図２３）。
【００５６】
このときロック機構の隙間ΔＹは、ΔＹ×ａ＜弧ＣＤ×ｂを満たす関係となっている。ΔＹ×ａ＜弧ＣＤ×ｂであれば、１１ｂと２歯目に噛み合う切替ギア部２３の歯が、外力によって意図せず１歯目に噛み合ってしまうことで起こる動作不良を防ぐことができる。
【００５７】
以上のように撮影光軸に対し略平行な軸を中心として回動させる構成においても、本発明におけるレンズ群の切り替わり防止用のロック機構を実現できる。この場合、部品点数を抑えることができるためコスト面でより有利な切替機構の構成にできる。
【００５８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
（１）第１、第２の実施例において２つのレンズを切り替える例を示したが、２つの光学要素の切替に限らず１つの光学要素を挿脱させる構成としてもよい。
（２）第１、第２の実施例において２つのレンズを切り替える例を示したが、レンズに限らずフィルタなどの光学要素を切替レンズ群４と置き換えてもよい。
（３）第１、第２の実施例においては第１のズーム駆動領域１２ａと第２のズーム駆動領域１２ｂを広角側で繋げているが、図２４に示すように２つのズーム駆動領域を望遠側で繋ぐ構成としてもよい。
【００５９】
またカム溝を略対称に繋ぐように形成せず、沈胴鏡筒におけるカム溝と同様に沈胴領域から広角領域を経て望遠領域まで形成する構成としてもよい。例えば図２５におけるカム溝２５のように、望遠領域からさらに延長して超望遠領域までカム溝を形成し、望遠領域から超望遠領域の間で切替レンズ群４の切替動作を行う構成が考えられる。カム溝２５の軌跡のうち、２５ａは切替レンズ４ａが、２５ｂは切替レンズ４ｂがそれぞれ撮影光軸上に配置されるときの軌跡を示している。
【００６０】
または図２６に示すカム溝２６のように、所定のレンズ群が沈胴領域と広角領域の間で撮影光軸上に挿脱される構成が考えられる。カム溝２６の軌跡のうち、２６ａは挿脱される所定のレンズ群が撮影光軸から外れて退避した位置に配置されるときのカム軌跡を、２６ｂは挿脱される所定のレンズ群が撮影光軸上に配置されるときの軌跡をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００６１】
１  第１レンズ群
２  第２レンズ群
３  第３レンズ群
４  切替レンズ群
４ａ  第１の切替レンズ
４ｂ  第２の切替レンズ
５  撮像素子
６  ベース部材
６ａ、６ｂ  ガイド軸受け部
６ｃ  ギアシャフト固定部
６ｄ  屋根部
６ｅ  ギアシャフト貫通孔
６ｆ  第１のメカストッパー
６ｇ  第２のメカストッパー
７  固定筒
８  第２レンズ保持枠
８ａ  第２レンズ保持枠のピン状部材
９  第３レンズ保持枠
９ａ  第３レンズ保持枠のピン状部材
１０  切替レンズ保持枠
１０ａ  位置決め部
１０ｂ  振れ止め部
１０ｃ  ラック部
１０ｄ  トグルばね係止部
１０ｅ−１  第１の係止腕
１０ｅ−２  第２の係止腕
１０ｆ−１、１０ｆ−２  係止腕凸部
１０ｇ−１、１０ｇ−２  凸部内周面
１０ｈ−１、１０ｈ−２  凸部テーパー面
１１  カム筒
１１ａ  外周ギア部
１１ｂ  内歯ギア部
１１ｃ  係止壁
１１ｃ−１  係止壁外周面
１１ｃ−２、１１ｃ−３  係止壁テーパー面
１１ｄ  フォトインタラプタ遮光部
１２  第２レンズ群のカム溝軌跡
１２ａ  第１のズーム駆動領域
１２ｂ  第２のズーム駆動領域
１２ｃ  切替レンズ群移動領域
１３  第３レンズ群のカム溝軌跡
１３ａ  第１のズーム駆動領域
１３ｂ  第２のズーム駆動領域
１３ｃ  切替レンズ群移動領域
１５ａ、１５ｂ  ガイド軸
１６  アイドラギア
１７  ギアシャフト
１７ａ  ギアシャフト突出部
１８  トグルばね
１９  トグルばねカバー
２０  アイドラギアの歯先円
２１  内歯ギアの歯先円
２２  回動軸
２３  切替ギア部
２４  切替ギア部の歯先円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２（Ａ）】
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【図１２（Ｂ）】
2019168561.tif 000015
【図１２（Ｃ）】
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【図１２（Ｄ）】
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【図１２（Ｅ）】
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【図１３（Ａ）】
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【図１３（Ｂ）】
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【図１３（Ｃ）】
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【図１３（Ｄ）】
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【図１３（Ｅ）】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７（Ａ）】
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【図１７（Ｂ）】
2019168561.tif 000028
【図１７（Ｃ）】
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【図１７（Ｄ）】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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