(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動機構を簡素化し、変倍と焦点調整の両方を同時に達成する。【解決手段】少なくとも負の第１レンズ群１１と正の第２レンズ群１２と負の第３レンズ群１３とを備え、第１レンズ群１１は固定され、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とは光軸方向に直進移動される。固定枠３を有する台座２と、第２レンズ群１２を保持して外ヘリコイド螺子が形成された第２レンズ枠１２ｃと、第３レンズ群１３を保持して外ヘリコイド螺子が形成された第３レンズ枠１３ｃと、第２レンズ枠１２ｃの外ヘリコイド螺子と第３レンズ枠１３ｃの外ヘリコイド螺子とが螺合される内ヘリコイド螺子が形成され、固定枠３に対して回転可能とされた主鏡筒４と、台座２に植設されて光軸Oに平行で、主鏡筒４内を貫通し、前記第２・第３レンズ枠とを光軸方向に移動させるガイド軸１０と、台座２に固定されて減速機構９を介して主鏡筒４を回転駆動させる１個の駆動モータ７とを具備する。【選択図】図１
2007272105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも負の焦点距離の第１レンズ群と正の焦点距離の第２レンズ群と負の焦点距離の第３レンズ群とを備え、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レンズ群とは光軸方向に直進移動されるズームレンズ鏡筒ユニットであって、
固定枠を有する台座と、
前記第２レンズ群を保持して周辺部に外ヘリコイド螺子が形成された第２レンズ枠と、
前記第３レンズ群を保持して周辺部に外ヘリコイド螺子が形成された第３レンズ枠と、
前記第２レンズ枠の外ヘリコイド螺子と前記第３レンズ枠の外ヘリコイド螺子とが螺合される内ヘリコイド螺子が内周部に形成されて前記固定枠に対して回転可能とされた主鏡筒と、
前記台座に植設されて光軸に対して平行に延びかつ前記主鏡筒内を貫通ししかも前記第２レンズ枠と第３レンズ枠とを光軸方向に移動させるガイド軸と、
前記台座に固定されて減速機構を介して前記主鏡筒を回転駆動させる１個の駆動モータとを具備することを特徴とするズームレンズ鏡筒ユニット。
【請求項２】
前記光学系は、正の焦点距離の第４レンズ群を有し、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群とは固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは変倍時に光軸方向に直進移動される構成であることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ鏡筒ユニット。
【請求項３】
前記主鏡筒には外ヘリコイド螺子が形成され、前記駆動モータからの回転駆動が減速機構を介して前記主鏡筒に伝達されることを特徴とする請求項１又は請求項１に記載のズームレンズ鏡筒ユニット。
【請求項４】
前記固定枠に、回転可能に回転駆動枠が設けられ、前記駆動モータからの回転駆動が減速機構を介して前記回転駆動枠に伝達され、該回転駆動枠の回転が前記主鏡筒に伝達されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のズームレンズ鏡筒ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いた撮像装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いたカメラ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いた携帯型情報端末装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いた携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、倭小化の傾向が顕著である。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
ところが、この方式では、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間題点がある。
【０００９】
更に別の方式として、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。
【００１０】
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。
【００１１】
これに対して、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レンズ群の空気問隔が変化する。この結果、焦点合致調整が可能になる。
【００１２】
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、すなわち、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、これに対して第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔が拡大する場合、すなわち、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（特許文献１、特許文献２参照。）。
【００１３】
確かに、この方式によれば、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。
【００１４】
これとは別に、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、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。
【００１５】
また、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、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。
【００１６】
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（特許文献３、特許文献４、特許文献５参照。）。
【００１７】
その結果、これらのものでは、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。
【００１８】
そのうえ、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、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。
【００１９】
こ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。
また、展開胴の外面螺旋ねじ部を、枠胴の内面螺旋ねじ部と螺合させ、展開胴が回転すると同時に枠胴に対して直進移動し、前側胴に形成された外面螺旋分割ねじと螺合する内面螺旋ねじ部を設け、一個のズームモータの回転駆動により、展開胴が回転することによって前側胴を光軸に沿って回転させずに移動させ、前側胴に配置された外側レンズ群及び中間レンズ群が広角ポジションから望遠ポジションへ移動させる、いわゆる雌ねじ・雄ねじの機構によりレンズ群を移動させる直進移動機構が知られている（特許文献６、特許文献７参照）。
【００２０】
さらに、このような雌ねじ・雄ねじの機構によるレンズ群直進移動機構では、単純に外側レンズ群及び中間レンズ群を回転させずに広角ポジションから望遠ポジションへ直進移動させるだけであり、第１ズームポジションから第２ズームポジションへ至るためには、前側レンズ枠及び後側レンズ枠が被写体方向へ向かって移動を継続する一方で、中間レンズ枠は反対方向へ移動できるように複雑なカム機構を用いている。
【特許文献１】特開２００５−７７７１３号公報
【特許文献２】特開２００５−７７７１４公報
【特許文献３】実用新案登録第２５３５０５２号公報
【特許文献４】特開平５−２９７２５９号公報
【特許文献５】特開平８−３１３７８４号公報
【特許文献６】特開２０００−２９２６７５号公報（[００２８]、[００３１]、[００３５]、[００３６]、[００３７]図１６、図１７）
【特許文献７】特開２０００−２９２６７６号公報（[００２３]、[００２６]、[００３０]、[００３１]、[００４２]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このように、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。
【００２２】
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、単層構造の鏡筒を用い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。
【００２３】
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、レンズ群を回転させずに直進移動させることで、各々のレンズ群の偏心や傾きを防止し、ひいては、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。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１に記載のズームレンズ鏡筒ユニットは、少なくとも負の焦点距離の第１レンズ群と正の焦点距離の第２レンズ群と負の焦点距離の第３レンズ群とを備え、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レンズ群とは光軸方向に直進移動されるズームレンズ鏡筒ユニットであって、
固定枠を有する台座と、前記第２レンズ群を保持して周辺部に外ヘリコイド螺子が形成された第２レンズ枠と、前記第３レンズ群を保持して周辺部に外ヘリコイド螺子が形成された第３レンズ枠と、前記第２レンズ枠の外ヘリコイド螺子と前記第３レンズ枠の外ヘリコイド螺子とが螺合される内ヘリコイド螺子が内周部に形成されて前記固定枠に対して回転可能とされた主鏡筒と、前記台座に植設されて光軸に対して平行に延びかつ前記主鏡筒内を貫通ししかも前記第２レンズ枠と第３レンズ枠とを光軸方向に移動させるガイド軸と、前記台座に固定されて回転伝達機構を介して前記主鏡筒を回転駆動させる１個の駆動モータとを具備することを特徴とする。
【００２５】
請求項２に記載のズームレンズ鏡筒ユニットは、前記光学系は、正の焦点距離の第４レンズ群を有し、前記第１レンズ群と前記第４レンズ群とは固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とは変倍時に光軸方向に直進移動される構成であることを特徴とする。
【００２６】
請求項３に記載のズームレンズ鏡筒ユニットは、前記主鏡筒には外ヘリコイド螺子が形成され、前記駆動モータからの回転駆動が減速機構を介して前記主鏡筒に伝達されることを特徴とする。
【００２７】
請求項４にズームレンズ鏡筒ユニットは、前記固定枠に、回転可能に回転駆動枠が設けられ、前記駆動モータからの回転駆動が減速機構を介して前記回転駆動枠に伝達され、該回転駆動枠の回転が前記主鏡筒に伝達されることを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の撮像装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いたことを特徴とする。
【００２９】
請求項６に記載のカメラは、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いたことを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の携帯型情報端末装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いたことを特徴とする。
【００３１】
請求項８に記載の携帯電話機は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ鏡筒ユニットを用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、主鏡筒内に第２レンズ枠と第３レンズ枠とを共有螺合させて鏡筒構造の単層化を実現し、かつ、一個の駆動モータによる駆動のみ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、変倍時にレンズ群を回転させずに直進移動させることにより、各々のレンズ群の偏心や傾きを防止し、操作性と画質の向上と合わ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、組立時聞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。
【００３３】
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、すこぶる、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係わる発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３５】
なお、以下に説明する発明の実施の形態は、あくまでも実施の一例を示すものであって、図に示す構成部品（構成部材）、その形状及びその配置については、これらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３６】
図１は本発明の実施例１に係わ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分解斜視図、図２は図１に示すズームレンズ鏡筒ユニットの組み立て状態を示す説明図であって、図２（ａ）は図１に示すレンズ鏡筒ユニットの組み立てた状態での断面図、図２（ｂ）は図１に示すズームレンズ鏡筒ユニットを組み立てて正面側右斜め上方より拡大して見た外観図、図２（ｃ）は図２（ｂ）に示すズームレンズ鏡筒ユニットを正面から見た図、図２（ｄ）は図２（ｂ）に示すズームレンズ鏡筒ユニットを側面から見た図である。
【００３７】
ズームレンズ鏡筒ユニット１は、図１に示すように、台座２を有する。台座２には円筒状固定枠３が形成されている。円筒状固定枠３には、その外周に周回り方向に延びる円弧状開口３ａ、３ｂが周方向に角度を異ならせて形成されている。
【００３８】
その円筒状固定枠３には、図２（ａ）に示すように、主鏡筒４が回転可能に支承されている。符号４ｎはその円筒状固定枠３の内周部に滑らかに摺接する環状摺接部である。その主鏡筒４はその環状摺接部４ｎ、４ｎの間が縮径部４ｎ’とされ、これにより、円筒状固定枠３に対する摩擦面積の低減が図られている。
【００３９】
その主鏡筒４にはその外周部に、周回り方向に延びるギア４aが設けられている。そのギア４aはその一部が円弧状開口３aを介して外部に露呈している。その主鏡筒４の外周部は黒色塗装され、その外周部にはそのギア４aの延びる方向に延びる白色帯部４ｂがギア４aに隣接して形成されている。その白色帯部４ｂは、主鏡筒４の回転によって円弧状開口３ｂを介して外部に露呈される。なお、その白色帯部４ｂには白色塗料、白色シール等が用いられる。
【００４０】
台座２にはモータ取り付け部材５がビス６を用いて固定される。モータ取り付け部材５には１個の駆動モータ７がブラケット７a’を介して固定される。その駆動モータ７の出力軸７aにはピニオン歯車８が固定されている。
【００４１】
モータ取り付け部材５と台座２との間には、減速機構９が配設される。この減速機構９は支持軸９a、９ｂと二段歯車９ｃと歯車９ｄとから構成されている。二段歯車９ｃは大径ギア部９eと小径ギア部９ｆとから大略構成されている。二段歯車９ｃは支持軸９aに回転可能に支承され、歯車９ｄは支持軸９ｂに回転可能に支承されている。その歯車９ｄは小径ギヤ部９ｆに噛み合い可能とされ、大径ギヤ部９eは円弧状開口３aを介してギア４aに噛み合い可能とされている。
【００４２】
モータ取り付け部材５には挿通穴５aが形成され、挿通穴５aには軸受け部材５ｂが設けられ、ピニオン歯車８は出力軸７aを軸受け５ｂに回転可能に支持させた状態で、出力軸７aに取り付け固定される。そのピニオン歯車８は歯車９ｄに噛み合い可能とされ、そのピニオン歯車８と歯車９ｄとの噛み合いは軸受け部材５ｂを調整することによって調節される。
【００４３】
主鏡筒４の内周部には、図１に示すように、内ヘリコイド螺子４ｃが形成されている。台座２には光軸Oの方向に互いに平行に延びる一対のガイド軸１０が植設されている。このガイド軸１０は主鏡筒４の内部を貫通している。
【００４４】
このズームレンズ鏡筒１は、第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、第３レンズ群１３、第４レンズ群１４を有する。
【００４５】
第１レンズ群１１は少なくとも負の焦点距離を有するレンズ１１aとこのレンズ１１aを保持するリング盤状の第１レンズ枠１１ｂとから大略構成されている。レンズ１１aは第１レンズ枠１１ｂに固定されている。
【００４６】
その第１レンズ枠１１ｂには円筒状固定枠３の開口端部３ｃに嵌合する環状嵌合部１１ｃを有する。その第１レンズ枠１１ｂの盤面部には光軸Oを挟んで対称位置に一対のガイド軸１０の端部が嵌合される一対の嵌合孔１１ｄが形成されている。その第１レンズ枠１１ｂの正面にはレンズ１１aの周辺部から入射する不要光線を遮蔽するためとレンズ１１aの脱落を防止するためのリング状飾り板１５が貼着固定されている。
【００４７】
第２レンズ群１２は合成レンズとして正の焦点距離を有するレンズ１２ａ、１２ｂとこのレンズ１２ａ、１２ｂを保持するリング盤状の第２レンズ枠１２ｃとから構成されている。
【００４８】
第２レンズ枠１２ｃにはその外周部に外ヘリコイド螺子１２ｄが形成されている。第２レンズ枠１２ｃにはその盤面部に厚さ方向に貫通する一対の円弧状貫通孔１２eが光軸Oを挟んで対称位置に形成されている。その第２レンズ枠１２ｃにはレンズ１２a、１２ｂがその各光軸が光軸Oに一致するようにして保持固定されている。なお、レンズ絞りも第２レンズ枠１２ｃに設けられているが、ここでは、その図示は省略されている。
【００４９】
第３レンズ群１３は負の焦点距離を有するレンズ１３ａとリング盤状の第３レンズ枠１３ｃとから構成されている。第３レンズ枠１３ｃにはその外周部に外ヘリコイド素子１３ｄが形成されている。第３レンズ枠１３ｃの盤面部には光軸Oを挟んで対称位置に一対の円形状貫通孔１３eが形成されている。その第３レンズ枠１３ｃにはレンズ１３aがその光軸が光軸Oに一致するようにして保持固定されている。なお、レンズ絞りも第３レンズ枠１３ｃに設けられているが、ここでは、その図示は省略されている。
【００５０】
一対のガイド軸１０、１０は第３レンズ枠１３ｃの円形状貫通孔１３e、１３e、第２レンズ枠１２ｃの一対の円弧状貫通孔１２e、１２eを貫通して、その端部が第１レンズ枠１１ｂの一対の嵌合孔１１ｄに嵌合される。その一対のガイド軸１０、１０は、主鏡筒４の回転に伴う第２レンズ枠１２ｃの一体回転の際に、円弧状貫通孔１２e、１２eの弧状周壁１２ｆ、１２ｆに接触しないようにされて、ガイド軸１０、１０の摩擦力が第２レンズ枠１２ｃに働かないようにされている。
【００５１】
第４レンズ群１４は円筒状固定枠３と撮影光学系の一部としてのレンズ１４aとから構成されている。そのレンズ１４aはその光軸が光軸Oに一致するようにして円筒状固定枠３の基部に固定されている。
【００５２】
このズームレンズ鏡筒ユニット１の光学系で、第１レンズ群１１を負の焦点距離をもたせた理由は、広角側において、広画角を保証するために広画角側の像面やマイナスの歪曲収差性能の向上を図るためのほか、レンズ１１aの外径寸法を極力小さく設計するためである。
【００５３】
第２レンズ群１２を正の焦点距離と負の焦点距離とを有する２枚のレンズ１２a、１２ｂで構成すると、色収差、球面収差の補正性能が向上する。
【００５４】
第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とを一体的に光軸Oに沿って直進移動させると、変倍機能と補正（コンペンセータ）機能が補償される。また、第２レンズ群１２に対して第３レンズ群１３を直進移動させることにより、焦点合致調整機能が果たされる。
【００５５】
第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔がなるべく小さい状態で第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とを一体的に直進移動させて一対の可動レンズ群とすることによりズーム光学系の機能が果たされる。
【００５６】
第４レンズ群１４は、主光線の撮像素子（後述する）への入射角、特に広角側での入射角が大きくなるのを抑制する機能を有すると同時に、望遠側でのプラスの歪曲収差の増大を抑える役割を果たす。
【００５７】
この発明の実施の形態では、第４レンズ群１４を設けているが、全長の長いレンズ系を用いる場合、撮像素子１５aの入射角がある程度緩くても良い場合、バックフォーカスが長くても良い場合等には、第４レンズ群１４を設けずに、第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、第３レンズ群１３を用いて、ズーム光学系を構成することが可能である。
【００５８】
台座１には円筒状固定枠３の背面側に撮像素子ユニット１５が取り付けられ、１５aはその撮像素子ユニット１５の撮像素子であり、この撮像素子１５aにはCCDやCMOSセンサ等が用いられている。その撮像素子１５aはレンズ１４aによる結像面に配置される。
【００５９】
第２レンズ枠１２ｃの外ヘリコイド螺子１２ｄと第３レンズ枠１３ｃの外ヘリコイド螺子１３ｄとは主鏡筒４の内ヘリコイド螺子４ｃとピッチが同一とされ、外ヘリコイド螺子１２ｄと外ヘリコイド螺子１３ｄとが内ヘリコイド螺子４ｃに螺合されることにより、第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとが主鏡筒４に保持される。
【００６０】
台座２には発光・受光型のフォトセンサ１６が固定され、このフォトセンサ１６は円弧状開口３ｂを介して白色帯部４ｂの回動域に臨まされ、フォトセンサ１６は回転駆動スタートスイッチとしての役割を果たす。
【００６１】
第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとは、ガイド軸１０によって回転規制されているため、主鏡筒１０の回転による変倍動作に伴って光軸方向に直進移動すべく動作し、後述する焦点合致調整時には、第２レンズ枠１２ｃの円弧状貫通孔１２eの端壁１２e’から端壁１２e”までの間の回転域の間で、第２レンズ枠１２ｃが主鏡筒１０と一体回転するので、第２レンズ枠１２ｃは光軸方向への移動の停止を保持したまま、第３レンズ枠１３ｃが光軸方向に直進移動すべく動作する。
【００６２】
次に、図３を参照しつつ白色帯部４ｂについて説明する。その図３は白色帯部４ｂの展開図である。
【００６３】
その図３において、符号Aは通常の変倍動作時の望遠端位置、符号Bは通常の変倍動作時の広角端位置を示している。また、符号A’は第２レンズ枠１２ｃの望遠側での移動終端位置を示し、通常の変倍動作では、無用の位置であるが、例えば、駆動回転動作時に、回路又は駆動機構に異常が生じたときに、強制的に駆動停止される位置である。
【００６４】
同様に、符号B’は第２レンズ枠１２の広角側での移動終端位置で、通常の変倍動作では、無用の位置であるが、例えば、駆動回転動作時に、回路又は駆動機構に異常が生じたときに、強制的に駆動停止される位置である。
【００６５】
なお、符号Aで示す位置が通常の変倍動作時の広角端位置、符号Bで示す位置が通常の変倍動作時の望遠端位置であっても良い。
【００６６】
白色帯部４ｂの端部４ｂ’は、第２レンズ枠１２ｃが回転した後、ホームポジションを検出するリセット信号を得るために用いられ、フォトセンサ１６により端部４ｂ’が検出されると、図示を略す駆動回路で予め定められた個数分のカウントパルスにより駆動モータ７が回転され、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とは基準位置（ホームポジション）に位置される。このホームポジションは適宜に定めることができる。
【００６７】
次に、図２（a）を参照しながら第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とを光軸Oに沿って直進移動させた時の変倍機能と補正機能とについて説明する。
【００６８】
まず、広角の撮影光学位置、望遠の撮影光学位置について説明する。
【００６９】
一般の撮影光学系では、変倍時に、広角側に位置する第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とは一定の空気間隔を保ちながら望遠側に移動する。変倍動作中、有限距離に存在する特定の被写体が撮像面にピントの合った状態で写されるためには、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔を補正する機能が必要である。
【００７０】
一般的に、広角位置から望遠位置への変倍動作に伴って、無限距離、有限距離にかかわらず、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離は、広角位置と望遠位置とでは広がり、中間位置では接近する。図４はこれを説明するための図であって、縦軸はワイド位置（W）、中間位置（N）、望遠位置での第２群レンズ１２と第３レンズ群１３の基準位置（ホームポジション）からの移動量を示している。
【００７１】
図２（a）に示す第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔を図４に示す曲線を用いて説明する。その図４は広角位置（W）、中間位置（N）、望遠位置（T）における第２レンズ群１２と第３レンズ群１３の基準位置からの移動量及び空気間隔の変化量を示す図である。
【００７２】
図２（a）は、第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとが望遠位置（W）に存在している。基準位置は、適宜の位置にあるものとする。
【００７３】
ワイド位置（W）では、基準位置から第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとは所定パルス駆動され、その後第２レンズ枠１２ｃは駆動停止され、第３レンズ枠１３ｃはこれに対して、無限大に合焦した位置から至近距離まで戻され、これにより、広角位置での無限大合焦位置（∞）から至近距離の範囲で合焦調整が行われる。
【００７４】
中間位置（N）では、基準位置から第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとは、ワイド位置（W）よりもより多くパルス駆動され、その後第２レンズ枠１２ｃは駆動停止され、第３レンズ枠１３ｃはこれに対して、無限大に合焦した位置から至近距離まで戻され、これにより、広角位置での無限大合焦位置（∞）から至近距離の範囲で合焦調整が行われる。
【００７５】
望遠位置（T）では、基準位置から第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとは、中間位置（N）よりもより多くパルス駆動され、その後第２レンズ枠１２ｃは駆動停止され、第３レンズ枠１３ｃはこれに対して、無限大に合焦した位置から至近距離まで戻され、これにより、広角位置での無限大合焦位置（∞）から至近距離の範囲で合焦調整が行われる。
【００７６】
最小空気間隔の位置は、広角位置（W）と望遠位置（T）との中間位置（N）に存在する。
【００７７】
ここで、符号P１は広角（W）、中間（N）、望遠（T）の各位置においての第２レンズ枠１２ｃの移動位置を結んだ曲線を示し、符号P２は広角（W）、中間（N）、望遠（T）の各位置においての変倍時の第３レンズ枠１３ｃの最大移動停止位置を結んだ曲線を示し、符号P３は広角（W）、中間（N）、望遠（T）の各位置においての無限大に合焦調整したときの第３レンズ枠１３ｃの移動位置を示し、符号P４は広角（W）、中間（N）、望遠（T）の各位置においての至近距離に合焦調整したときの第３レンズ枠１３ｃの移動位置を示している。
【００７８】
この図４から理解されるように、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離の最小値は、撮影光学系の略中間位置であって焦点合致位置が無限遠距離のときにある。
【００７９】
第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離の最大値は、撮影光学系の広角位置又は望遠位置で、しかも、焦点合致調整距離が至近距離のところにある。
【００８０】
すなわち、広角位置から望遠位置までの変倍の際、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との間の空気間隔の最小量から最大量までの間の移動範囲について、空気間隔が最小量である位置は、撮影光学系の中間位置であり、しかも、焦点合致位置が無限遠距離のときであり、空気間隔が最大量である位置は、撮影光学系の広角位置又は望遠位置で、しかも、焦点合致位置が至近距離にあるときである。
【００８１】
その結果、少なくとも、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離が変化する最小量から最大量までの範囲内で移動距離が補償できれば、変倍の全域で焦点合致調整が可能になる。
【００８２】
焦点合致調整時には、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３とは、一体的な移動が解除され、第２レンズ群１２の光軸方向への移動が停止された状態で、第３レンズ群１３の直進移動のみが実行される。
【００８３】
その際、被写体距離が無限遠距離から至近距離まで変化されるとき、第３レンズ群１３は直進移動、すなわち、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離が拡大しながら焦点合致調整が行われる。
【００８４】
次に、図１及び図２（a）を参照しながら、駆動モータ７の動力伝達について説明する。
【００８５】
駆動モータ７が回転すると、ピニオン歯車８の回転が歯車９ｄに伝達され、歯車９ｄの回転が二段歯車９ｃに伝達され、この二段歯車９ｃの大径ギア部９eの回転がギア４aに伝達され、これにより、主鏡筒４が円筒状固定枠３内で回転される。
【００８６】
ガイド軸１０は第２レンズ枠１２の円弧状貫通孔１２eの端壁１２e’に当接しているとして、主鏡筒４が反時計方向に回転すると、これと一体に第２レンズ枠１２がその端壁１２e’から離間する方向に回転され、主鏡筒４と第２レンズ枠１２とは一体回転するために、第２レンズ枠１２は光軸方向への移動が停止されたままになる。
【００８７】
これに対して、第３レンズ枠１３は主鏡筒４が回転しても一対のガイド軸１０によって回転が阻止されるために、ヘリコイドの作用によって相対的に、一対のガイド軸１０の延びる方向に直進移動される。
【００８８】
そして、ガイド軸１０が第２レンズ枠１２の円弧状貫通孔１２eの端壁１２e”に当接すると、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３とが一体的に直進移動を開始する。このとき、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３との空気間隔距離は最小距離に設定される。
【００８９】
なお、一対のガイド軸１０は、光軸Oに対して対称位置に配設されているので、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３とは偏心や傾きを生じずに直進移動する。
【００９０】
これとは、逆に、主鏡筒４が被写体側から見て時計方向に回転駆動されると、これと一体に第２レンズ枠１２がその端壁１２e”から離間する方向に回転され、主鏡筒４と第２レンズ枠１２とは一体回転するために、第２レンズ枠１２は光軸方向への移動が停止されたままになる。    これに対して、第３レンズ枠１３は主鏡筒４が回転しても一対のガイド軸１０によって回転が阻止されるために、ヘリコイドの作用によって相対的に、一対のガイド軸１０の延びる方向に直進移動される。
【００９１】
そして、ガイド軸１０が第２レンズ枠１２の円弧状貫通孔１２eの端壁１２e’に当接すると、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３とが一体的に直進移動を開始する。このとき、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３との空気間隔距離は最大距離に設定される。
【００９２】
ここで、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離の設定最小接近値は、ズーミング範囲の広角位置から望遠位置までの被写体の無限遠距離における最小値間隔値を採用する。
【００９３】
また、第２レンズ枠１２と第３レンズ枠１３との空気間隔の最大離反値は、ズーミング範囲の広角位置から望遠位置までの被写体の至近距離における最大間隔値を採用する。これらの値は、任意に設定可能である。
【００９４】
その結果、主鏡筒４が反時計方向に回転すると、すなわち、広角位置から望遠位置へ向かう方向への変倍では、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とはその空気間隔距離を最小間隔値に保ちながら一体的に直進移動する。
【００９５】
ついで、焦点合致調整時には、変倍動作の完了後、第２レンズ枠１２ｃは直進移動が停止された状態で現状に一時的に保持され、第３レンズ枠１３ｃのみが被写体から遠ざかる方向に直進移動され（台座２の側へ直進移動され）、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３との空気間隔距離が拡大する方向への直進移動が行われることになる。つまり、被写体の焦点合致調整は、第３レンズ枠１３のみを無限縁側から至近距離側へ移動させることにより行われる。
【００９６】
ここで、この発明の実施の形態によれば、１個の駆動モータ７を用いて第２レンズ枠１２ｃと第３レンズ枠１３ｃとを回転させずに一体的に直進移動させることにより変倍ができる。また、所定角度の範囲内で第２レンズ枠１２ｃを主鏡筒４と一体回転させることにより光軸Oに沿う方向への移動を停止させ、これに対して、第３レンズ枠１３ｃのみを光軸方向に沿って移動させることにより、焦点合致調整を行うことができる。
【００９７】
また、第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とは、変倍時に２本のガイド軸１０に案内されて直進移動されるため、第２レンズ１２aと第３レンズ１３a、１３ｂとの光軸を精度良く合致させた状態で、変倍動作を行わせることができる。その結果、主鏡筒４の回転による第２レンズ群１２、第３レンズ群１３の直進移動時の偏心や傾きを防止する効果が得られる。
【００９８】
次に、本発明に係わるズームレンズ鏡筒ユニットを携帯電話機に適用した発明の実施の形態を図５、図６を参照しつつ説明する。
【００９９】
図５は本発明に係わる携帯電話機１７の外観図を示し、この携帯電話機１７は本体部１７aと開閉可能な蓋部１７ｂとから構成されている。図６はその携帯電話機１７の蓋部１７ｂが開かれた状態が示されている。
【０１００】
本体部１７aには、カメラを構成するズームレンズ鏡筒ユニット１が設けられ、そのズームレンズ鏡筒ユニット１の先端にはレンズ保護用の防塵ガラス１７ｃが設けられている。
【０１０１】
本体部１７aには、図６に示すように、ズームレンズ鏡筒ユニット１、各種の操作キー、ボタンの他、レリーズボタン１７ｄ、広角切り替えボタン１７e、望遠切り替えボタン１７ｆが配設されている。また、蓋部１７ｂには液晶モニター１７ｇが配設されている。その液晶モニター１７ｇには、カメラにより撮影された映像が信号処理されて表示される。
【０１０２】
広角切り替えボタン１７eは、これを押し続けることにより第２レンズ群１２、第３レンズ群１３を広角端位置に直進移動させる機能を果たし、望遠切り替えボタン１７ｆは、これを押し続けることにより第２レンズ群１２、第３レンズ群１３を広角端位置から望遠端位置に向かって直進移動させる機能を果たす。レリーズボタン７は撮影を実行する機能を果たす。
【０１０３】
その携帯電話機１７の作動の詳細は、本発明には直接的には関係しないので、その詳細な説明は省略する。
【０１０４】
本発明に係わるズームレンズ鏡筒ユニットは、このように、携帯電話機、PDA（Personal Digital Assistant）等の携帯型情報端末装置の鏡筒機構やデジタルカメラ、銀塩式カメラの鏡筒機構に適用可能である。
【０１０５】
なお、この実施例１では、第２レンズ枠１２ｃに円弧状孔１２eを形成することにしたが、第２レンズ枠１２ｃに円形孔を設け、第３レンズ枠１３ｃに円弧状孔を設けても良い。
【実施例２】
【０１０６】
図７は本発明の実施例２に係わ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分解斜視図である。
【０１０７】
実施例１では、主鏡筒４の外周部にギア４aと白色帯部４ｂとを設け、固定枠３にこの白色帯部４ｂとギア４aとを外部に露呈させるための円弧状開口３a、３ｂを設ける構成としたが、この実施例２では、これらの代わりに、固定枠３の外周部に円弧状切り欠き孔３ｚが形成されると共に、この固定枠３の外周部に回動可能に回転駆動枠１８が設けられている。
【０１０８】
その回転駆動枠１８の外周部にはギア１８aが形成されていると共に、遮光板１８ｂが形成されている。また、その回転駆動枠１８の外周部には貫通孔１８ｃが形成されている。
【０１０９】
台座２には遮光板１８ｂの回動域にフォトセンサ１８ｄが固定されている。主鏡筒４には嵌合孔４ｑが設けられ、回転駆動枠１８と主鏡筒４とは貫通孔１８ｃ、円弧状切り欠き孔３ｚ、結合ピン１８eを介して一体結合される。遮光板１８ｂは実施例１の白色帯部４ｂと同一の機能を有し、フォトセンサ１８ｄは白色帯部４ｂと協働して実施例１の広角端位置、望遠端位置を検出する役割を果たす。
【０１１０】
ギア１８aは二段歯車９ｃの大径ギヤ部９eに噛み合わされ、駆動モータ７の回転が減速機構９を介して回転駆動枠１８に伝達され、主鏡筒４は回転駆動枠１８と一体に回転駆動される。
【０１１１】
残余の構成は、実施例１のズームレンズ鏡筒ユニットの構成要素と同一であり、同一構成要素に同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１１２】
また、その作用も同一であるので、その詳細な説明も省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明のズームレンズ鏡筒ユニットに係わる発明の実施例１の構成部品を分解して示す斜視図である。
【図２】図１に示すズームレンズ鏡筒ユニットの組み立て状態を示す説明図であって、（a）はその断面図、（ｂ）はその外観図、（ｃ）はその正面図、（ｄ）はその側面図である。
【図３】図１に示す白色帯部の展開図である。
【図４】広角位置（W）、中間位置（N）、望遠位置（T）における第２レンズ群と第３レンズ群との空気間隔の変化量を示す説明図である。
【図５】本発明に係わる携帯電話機の外観図である。
【図６】図５に示す携帯電話機の蓋部が開かれた状態を示す斜視図である。
【図７】本発明のズームレンズ鏡筒ユニットに係わる発明の実施例２の構成部品を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１…ズームレンズ鏡筒ユニット
２…台座
３…固定枠
４…主鏡筒
７…駆動モータ
１０…ガイド軸
１１…第１レンズ群
１２…第２レンズ群
１２ｃ…第２レンズ枠
１３…第３レンズ群
１３ｃ…第３レンズ枠
【図１】
2007272105.tif 000003
【図２】
2007272105.tif 000004
【図３】
2007272105.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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