렌즈를 피벗운동시키는 기구 및 침동식 렌즈를 이동시키는 방법{A MECHANISM FOR PIVOTING A LENS AND A METHOD FOR MOVING A RETRACTABLE LENS}
본 발명은 감광 필름을 사용하는 카메라 또는 CCD 나 CMOS 촬상소자를 사용하는 디지털 카메라와 같은 광학기구의 본체속으로 침동(沈胴)되거나 상기 본체로부터 신장될 수 있는 침동식 렌즈 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기와 같은 침동식 렌즈 시스템의 침동 방법에 관한 것이다. 콤팩한 카메라로 소형화하는 것에 대한 요구는 계속되어 왔다. 특히, 침동식 촬영렌즈를 가진 카메라에 있어서, 완전히 침동되었을 때 침동식 촬영렌즈의 길이를 더 단축시키는 것에 대한 강한 요구가 계속되고 있다.
본 발명은 침동식 렌즈가 완전히 침동되었을 때 침동식 렌즈의 길이를 더욱 단축시킬 수 있는 구조를 가진 침동식 렌즈 시스템을 제공한다. 또한 본 발명은침동식 렌즈가 완전히 침동되었을 때 침동식 렌즈의 길이를 더욱 단축시킬 수 있는 침동식 렌즈 시스템의 침동 방법을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 아래에서 상세하게 기술한다. 도 1은 촬영대기 위치에 있는 본 발명에 의한 디지털 카메라의 침동식 줌렌즈 시스템의 한 실시예의 종단면도; 도 2는 카메라가 사용되지 않는 경우에 완전히 침동된 상태에 있는 도 1에 도시된 침동식 줌렌즈 시스템의 종단면도; 도 3a는 도 1에 도시된 침동식 줌렌즈 시스템의 (렌즈군, 조리개 셔터, 로 패스 필터 및 CCD를 포함하는)주요 부품의 단면도; 도 3b는 도 2에 도시된 침동식 줌렌즈 시스템의 (도 3a에 도시된)주요 부품의 단면도; 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 침동식 줌렌즈 시스템의 주요 부품의 분해 사시도; 도 5a는 명확하게 도시하기 위해 직진 가이드 링을 제거한 상태로, 촬영대기 상태에 있는 도 4에 도시된 주요 부품의 정면도; 도 5b는 명확하게 도시하기 위해 직진 가이드 링을 제거한 상태로, 완전히 침동된 상태에 있는 도 4에 도시된 주요 부품을 도시하는 도 5a와 유사한 정면도; 도 6a는 명확하게 도시하기 위해 고정링 부재가 부분적으로 절결된 상태의 도 5a에 도시된 부품의 사시도; 도 6b는 명확하게 도시하기 위해 제 2 렌즈군 지지 프레임이 부분적으로 절결된 상태의 도 5b에 도시된 부품의 사시도; 도 7a는 명확하게 도시하기 위해 직진 가이드 링 및 제 2 렌즈군 지지 프레임을 제거한 상태로, 촬영대기 상태에 있는 도 4에 도시된 주요 부품의 정면도; 도 7b는 명확하게 도시하기 위해 직진 가이드 링 및 제 2 렌즈군 지지 프레임을 제거한 상태로, 완전히 침동된 상태에 있는 도 4에 도시된 주요 부품을 도시하는 도 7a와 유사한 정면도; 도 8a는 도 7a에 도시된 부품의 사시도; 도 8b는 도 7b에 도시된 부품의 사시도; 도 9는 도 7a 및 도 7b에 도시된 부품의 확대 사시도; 도 10a는 침동식 줌렌즈 시스템의 광축 방향의 후방으로부터 보았을 때, 제 2 렌즈군 지지 프레임상에 침동식 렌즈군 프레임을 지지하는 지지 구조를 도시하는, 도 1에 도시된 침동식 줌렌즈 시스템의 주요 부품의 사시도; 도 10b는 다른 상태에서의 동일한 지지 구조를 도시하는, 도 10a와 유사한 사시도; 도 11은 완전히 침동된 상태에 있는, 본 발명에 따른 침동식 줌렌즈 시스템의 제 2 실시예의 종단면도; 도 12는 완전히 침동된 상태에 있는, 본 발명에 따른 침동식 줌렌즈 시스템의 제 3 실시예의 종단면도; 도 13은 완전히 침동된 상태에 있는, 본 발명에 따른 침동식 줌렌즈 시스템의 제 4 실시예의 종단면도; 도 14는 침동식 줌렌즈 시스템의 광축으로부터 이동된 광학 요소의 한 예를 도시하는 카메라의 정면도; 그리고 도 15는 침동식 줌렌즈 시스템의 광축으로 이동된 광학 요소의 다른 예를 도시하는 카메라의 정면도이다.
본 발명의 한 실시형태에 따르면, 복수의 광학 요소를 포함하는 광학 시스템을 가지고 있는 침동식 렌즈 시스템이 제공된다. 이 침동식 렌즈 시스템이 촬영대기 위치에 있을 때에는 복수의 광학 요소 모두가 공통의 광축상에 위치되어 촬영 광학 시스템을 구성한다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에는, 상기 복수의 광학 요소중의 적어도 하나의 이동가능한 요소는 상기 공통의 광축의 외측으로 이동된 위치로 이동되며, 상기 이동가능한 요소와 상기 복수의 광학 요소의 나머지 요소중의 적어도 하나의 요소는 각각 후방으로 이동된다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에 상기 이동가능한 요소는 상기 공통의 광축에 대하여 상기 복수의 광학 요소의 나머지 요소중의 적어도 하나의 요소의 외측으로 위치되는 것이 바람직하다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치로 이동하는 때에 상기 이동가능한 요소는 상기 이동된 위치로 이동된 후에 상기 공통의 광축에 평행하게 후방으로 이동할 수 있다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에 상기 광학 요소중의 상기 이동가능한 요소의 광축이 상기 공통의 광축에 평행하게 될 수 있다. 상기 광학 요소는 복수의 상기 이동가능한 요소를 포함할 수 있다. 상기 복수의 이동가능한 요소의 각각의 이동가능한 요소는 상기 공통의 광축과 다른 방향에서 각각 상기 이동된 위치로 이동될 수 있다. 상기 복수의 광학 요소중의 적어도 하나를 상기 공통의 광축을 따라 이동시키기 위한 회전 부재의 회전축이 상기 촬영 광학 시스템의 상기 공통의 광축과 편심되어 있는 것이 바람직하다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에 상기 광학 요소중의 상기 이동가능한 요소는 상기 회전 부재의 외주 내에 위치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 회전 부재는 캠 링을 포함할 수 있다. 상기 침동식 렌즈는 카메라에 편입될 수 있다. 상기 카메라의 메인 스위치가 오프된 때에는 상기 침동식 렌즈 시스템이 상기 침동 위치로 이동하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 복수의 광학 요소를 가지고 있는 침동식 렌즈 시스템으로서, 상기 침동식 렌즈 시스템이 촬영대기 위치에 있을 때에는 상기 복수의 광학 요소 모두가 공통의 광축상에 위치되어 촬영 광학 시스템을 구성하는, 침동식 렌즈 시스템의 침동 방법이 제공된다. 이 방법은 상기 복수의 광학 요소중의 적어도 하나의 이동가능한 요소를 상기 공통의 광축의 외측으로 이동된 위치로 반경방향으로 이동시키는 단계; 상기 광학 요소중의 상기 이동가능한 요소를 상기 이동된 위치로 이동된 후에 후방으로 침동시키는 단계; 그리고 상기 복수의 광학 요소의 나머지 요소중의 적어도 하나의 요소를 상기 공통의 광축을 따라서 침동시키는 단계를 포함한다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에, 상기 이동가능한 요소는상기 공통의 광축에 대하여 상기 복수의 광학 요소의 나머지 요소중의 적어도 하나의 요소의 외측으로 위치될 수 있다. 상기 이동가능한 요소는 상기 이동된 위치로 이동된 후에 상기 공통의 광축에 평행하게 후방으로 이동할 수 있다. 상기 침동식 렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에 상기 광학 요소중의 상기 이동가능한 요소의 광축이 상기 공통의 광축에 평행하게 될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 렌즈군의 적어도 일부가 광축을 따라 연속적으로 이동되어 초점 거리를 변화시키고; 상기 침동식 줌렌즈 시스템이 침동 위치에 있을 때에 상기 복수의 렌즈군중의 적어도 하나의 반경방향으로 이동가능한 렌즈군이 상기 복수의 렌즈군으로부터 반경방향으로 이동되어서 상기 반경방향으로 이동가능한 렌즈군 및 상기 복수의 렌즈군의 나머지 렌즈군중의 적어도 하나의 렌즈군이 상기 광축 방향으로 동일한 위치 범위로 중첩하도록 위치되어 있는 침동식 줌렌즈 시스템이 제공된다. 상기 반경방향으로 이동가능한 렌즈군이 상기 복수의 렌즈군중에서 가장 직경이 작게 되는 것이 바람직하다. 상기 침동식 줌렌즈 시스템은 직경이 가변적인 구멍을 가지고 있는 조정가능한 조리개를 더 포함할 수 있다. 조정가능한 조리개는 상기 복수의 렌즈군중의 2 개의 인접한 렌즈군 사이에 위치될 수 있다. 상기 줌렌즈 시스템이 촬영대기 위치에 있을 때에 상기 반경방향으로 이동가능한 렌즈군은 상기 조정가능한 조리개 뒤에 위치되어 있다. 상기 조정가능한 조리개는 조리개 셔터로서 기능할 수 있다. 상기 침동식 줌렌즈 시스템은 직경이 가변적인 구멍을 가지고 있는 조정가능한 조리개를 더 포함할 수 있다. 상기 조정가능한 조리개는 상기 복수의 렌즈군중의 2 개의 인접한 렌즈군 사이에 위치되어 있다. 상기 줌렌즈 시스템이 촬영대기 위치에 있을 때에 상기 반경방향으로 이동가능한 렌즈군은 상기 복수의 렌즈군중에서 상기 조정가능한 조리개에 가장 근접하여 위치되어 있다. 상기 조정가능한 조리개는 조리개 셔터로서 기능할 수 있다. 상기 반경방향으로 이동가능한 렌즈군은 상기 복수의 렌즈군중의 최전방 렌즈 뒤에 위치되는 것이 바람직하다. (실시예) 본 발명에 따른 침동식 렌즈 시스템의 제 1 실시예의 전체적인 구조를 이하에서 도 1 내지 도 3에 관하여 설명한다. 이 침동식 줌렌즈 시스템(10)은 디지털 카메라에 편입되어 있으며, 제 1 렌즈군(L1), 조리개 셔터(S), 제 2 렌즈군(반경방향으로 이동가능한 부분/이동가능한 광학 요소)(L2), 제 3 렌즈군(L3), 로-패스 필터(광학 필터)(F) 및 CCD 촬상소자(상포착 장치)(C)를 가지고 있는 촬영 광학 시스템을 구비하고 있다. 도 1 에 표시된 "Z1"은 촬영 광학 시스템의 광축을 나타낸다. 줌작동을 수행하기 위해 제 1 렌즈군(L1) 및 제 2 렌즈군(L2)은 광축(Z1)을 따라서 소정의 이동 방식으로 구동되고, 포커싱 작동을 수행하기 위해 제 3 렌즈군(L3)이 광축(Z1)을 따라서 구동된다. 본 실시예에서와 같이, 적어도 2 개의 렌즈군을 각각 광축 방향으로 이동시킴으로써, 또는 적어도 하나의 렌즈군 및 상 표면(image surface)(예를 들면, CCD 촬상소자)을 각각 광축 방향으로 시킴으로써 줌작동이 실행될 수 있다. 도 1 및 도 2에서 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 제 2 렌즈군(L2)은 3 개의 모든 렌즈군(L1, L2, L3)중에서 직경이 가장 작다. 상기의 촬영 광학 시스템을 가지고 있는 침동식 줌렌즈 시스템(10)에 있어서, 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이 촬영대기 상태에서는 촬영 광학 시스템의 모든 광학 요소가 공통의 광축(Z1)상에 위치되어 있는 반면에; 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이 완전히 침동된 상태(침동 위치)에서는 제 2 렌즈군(L2)이 광축(Z1)상의 한 위치로부터 광축(Z1)에 대해 수직한 방향으로 이동되어 편심 광축(이동가능한-요소의 광축)(Z1')(도 2 및 도 3b 참고)상에 위치되어 있다. 제 2 렌즈군(L2)이 상기 이동된 위치로 이동되는 경우, 제 2 렌즈군(L2)이 광축 방향에서 촬영 광학 시스템의 다른 광학 요소(즉, 제 1 렌즈군(L1), 셔터(S), 제 3 렌즈군(L3), 로-패스 필터(F) 및 CCD 촬상소자(C))와 겹치지 않는다. 한편, 완전히 침동된 상태에서는, 제 2 렌즈군(L2)(즉, 광축(Z1)으로부터 이동된 광학 요소)이 편심 광축(Z1')을 따라서 침동되고, 또한 광축(Z1)으로부터 이동되지 않은 촬영 광학 시스템의 나머지 광학 요소중의 적어도 하나가 광축(Z1)을 따라서(평행하게) 침동된다. 촬영 광학 시스템의 광학 요소의 상기와 같은 이동 방식에 의하면 침동식 줌렌즈 시스템(10)이 완전히 침동된 때에 침동식 줌렌즈 시스템(10)의 길이를 더욱 단축시킬 수 있다. 침동식 줌렌즈 시스템(10)이 도 1 및 도 3a에 도시된 촬영대기 상태로부터도 2 및 도 3b에 도시된 완전히 침동된 상태로 변하면, 먼저 제 2 렌즈군(L2)이 광축(Z1)상의 한 위치로부터 반경방향으로 침동되어, 촬영 광학 시스템의 나머지 광학 요소가 놓여 있는 광축(Z1)에 대하여 편심되어 있는 편심 광축(Z1')상에 위치된다. 계속하여, 제 2 렌즈군(L2)은 편심 광축(Z1')을 따라서 침동되고 동시에 촬영 광학 시스템의 상기한 나머지 광학 요소중의 제 1 렌즈군(Z1), 조리개 셔터(S) 및 제 3 렌즈군(L3)은 광축(Z1)을 따라서 침동된다. 도 2 및 도 3b에 도시된 완전히 침동된 상태(완전히 수납된 상태)에서는, 편심 광축(Z1') 상에 놓여있는 이동된 제 2 렌즈군(L2) 및 광축(Z1)상에 놓여있는 촬영 광학 시스템의 다른 광학 요소(즉, 본 실시예에 있어서 제 3 렌즈군(Z3), 로-패스 필터(F) 및 고체 촬상 소자(C))는 광축(Z1, Z1')의 광축 방향에서 동일한 위치 범위로 겹치도록 위치되어 있다. 다시 말해, 완전히 침동된 상태에서는, 제 2 렌즈군(L2)이 광축(Z1)에 대하여 제 3 렌즈군(Z3), 로-패스 필터(F) 및 고체 촬상 소자(C)의 외측으로(광축(Z1)에 대해 수직한 방향으로) 위치되어 있다. 촬영 광학 시스템의 광학 요소의 상기와 같은 방식의 침동을 가능하게 하는 침동식 줌렌즈 시스템(10)의 구조는 주로 도 1 및 도 2에 관하여 상세하게 설명한다. 침동식 줌렌즈 시스템(10)은, 모두 고정 요소인, CCD 프레임(11), 고정 배럴(12) 및 전방 외측 프레임(13)을 구비하고 있다. 로-패스 필터(F) 및 CCD 촬상소자(C)는 CCD 프레임(11)에 고정되어 있다. 전방 외측 프레임(13)에는 개구(13a)가 형성되어 있으며 이 개구(13a)를 통하여 외측 및 내측 직진 배럴(16, 17)이 침동식 줌렌즈 시스템(10)을 신장 및 침동시킨다. 회전링(14)이 회전축(Z2)에 대하여 회전가능하고 회전축(Z2)을 따라서는 이동할 수 없도록 고정 배럴(12)상에 끼워맞춤되어 있다. 고정 배럴(12)에는 그 외주면에 한 세트의 반경방향의 돌출부(12a)가 형성되어 있고, 회전링(14)에는 그 내주면에 고정 배럴(12)의 한 세트의 반경방향의 돌출부(12a)가 각각 미끄럼이동가능하게 맞물리는 상응하는 세트의 둘레방향의 홈(14a)이 형성되어 있다. 반경방향의 돌출부(12a)와 둘레방향의 홈(14a)의 맞물림으로 인해, 회전링(14)은 회전축(Z2)에 대하여 회전가능하지만 회전축(Z2)을 따라서는 이동이 방지되도록 고정 배럴(12)에 의해 지지되어 있다. 회전링(14)에는 그 외주면에 기어(14b)가 형성되어 있고, 이 기어(14b)는 피니언(15)과 맞물린다. 피니언(15)은 모터(M)(도 1 참고)에 의하여 구동되어 회전한다. 이 모터(M)에 의해 피니언(15)이 정방향 및 역방향으로 회전되면, 회전링(14)이 회전축(Z2)에 대하여 정방향 및 역방향으로 회전하게 된다. 회전축(Z2)은 촬영 광학 시스템의 광축(Z1)에 대하여 편심되어 있다. 회전링(14)의 내주면에는 회전 전달홈(l4c)이 형성되어 있다. 이하에서 설명하는 환형상 부재(16, 17, 18, 19, 20)는 회전축(Z2)에 대하여 동축으로 배열되어 있다. 침동식 줌렌즈 시스템(10)에는 이 침동식 줌렌즈 시스템(10)의 외측으로부터 회전축(Z2)까지 반경방향으로, 외측 및 내측 직진 배럴(16, 17), 캠 링(회전 부재)(18), 직진 안내링(19) 및 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)이 차례로 설치되어 있다. 고정 배럴(12)에는 그 내주면에 한 세트의 직진 안내홈(12b)이 형성되어 있고, 직진 안내링(19)에는 이 직진 안내홈(12b)에 각각 맞물리는 상응하는 세트의 직진 안내돌출부(19a)가 형성되어 있다. 이 직진 안내링(19)은 광축(Z1) 방향으로만 이동한다. 직진 안내링(19)의 외주면에는 둘레방향의 돌출부(19b)가 형성되어 있고, 캠 링(18)의 내주면에는 상기 둘레방향의 돌출부(19b)가 맞물려 있는 둘레방향의 홈(18a)이 형성되어 있다. 둘레방향의 홈(18a)에 둘레방향의 돌출부(19b)가 맞물려 있음으로 인해 캠 링(18)은 직진 안내링(19)에 대하여 회전축(Z2) 주위로 회전가능하게 되는 반면에 캠 링(18)과 직진 안내링(19)은 서로에 대해 광축(Z1)을 따라서 상대적인 이동이 규제된다. 캠 링(18)은 광축(Z1)을 따라서 이동하는 경우에는 언제나 직진 안내링(19)과 함께 광축(Z1)을 따라서 이동하며, 그리고 직진 안내링(19)에 대하여 회전축(Z2) 주위로 상대적인 회전이 가능하다. 고정 배럴(12)에는 고정 배럴(12)의 벽을 반경방향으로 관통하여 뻗어있는 한 세트의 캠관통 슬롯(12c)이 형성되어 있다. 캠 링(18)에는 상기 한 세트의 캠관통 슬롯(12c)에 각각 맞물리도록 이 한 세트의 캠관통 슬롯(12c)을 통하여 고정 배럴(12)을 반경방향 외측으로 관통하여 뻗어있는 상응하는 세트의 종동자 핀(follower pin)(18b)이 설치되어 있다. 캠 관통 슬롯(12c)의 캠 프로파일은, 도 2에 도시된 완전히 침동된 상태에서 개구(13a)로부터 외측 및 내측 직진 배럴(16, 17)을 신장시키기 위해서 회전링(14)이 정방향으로 회전하도록 구동되는 경우 먼저 캠 링(18)이 도 1에 도시된 최대 신장 위치로 이동하고 그 후에는 캠 관통 슬롯(12c)의 회전 전달홈(14c)과의 맞물림에 의해서 회전축(Z2) 주위로 회전만 하도록 설정되어 있다. 캠 링(18)의 내주면에는 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)의 외주면에 형성되어있는 한 세트의 종동자 돌출부(20a)가 각각 맞물리는 한 세트의 캠홈(18c)이 형성되어 있다. 캠 링(18)의 외주면에는 내측 직진 배럴(17)의 내주면에 형성되어 있는 한 세트의 종동자 핀(17a)이 각각 맞물리는 한 세트의 캠홈(18d)이 형성되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)의 외주면에는 한 세트의 직진 안내홈(20b)이 형성되어 있고, 직진 안내링(19)의 전방에는 한 세트의 직진 안내홈(20b)에 각각 맞물려서 광축(Z1)의 방향, 즉 침동식 줌렌즈 시스템(10)의 촬영 광학 시스템의 광축 방향으로 미끄럼이동가능하게 되어 있는 한 세트의 직진 안내바(19c)가 구비되어 있다. 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)은 직진 안내바(19c)가 직진 안내홈(20b)에 맞물리는 것에 의해 광축(Z1)의 방향으로 안내된다. 따라서, 캠 링(18)의 정방향 및 역방향의 회전에 의해서 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)이 한 세트의 캠홈(18c)의 형상에 따라 회전축(Z2)을 따라서 전방 및 후방으로 이동하게 된다. 외측 및 내측 직진 안내배럴(16, 18)은 회전축(Z2)에 대하여 서로 상대적인 회전은 가능하고 한편으로 함께 이동하도록 결합되어 있다. 즉, 캠 링(18)의 외주면에 형성된 한 세트의 반경방향의 돌출부(18f)가 외측 직진 안내배럴(16)의 내주면에 형성된 상응하는 세트의 둘레방향의 홈(16a)에 미끄럼이동가능하게 맞물려져 있다. 외측 직진 안내배럴(16)은 고정 배럴(12)에 대하여 회전축(Z2)의 방향으로만 이동가능하도록 고정 배럴(12)에 의해 지지되어 있고, 한편 내측 직진 안내배럴(l7)은 외측 직진 안내배럴(16)에 대하여 회전축(Z2)의 방향으로만 이동가능하도록외측 직진 안내배럴(16)에 의해 지지되어 있다. 즉, 외측 직진 안내배럴(16)의 외주면으로부터 돌출하여 설치된 한 세트의 직진 안내돌출부(16a)는 고정 배럴(12)의 내주면에 형성되어서 회전축(Z2)과 평행하게 뻗어있는 상응하는 세트의 직진 안내홈(12d)에 맞물리고, 내측 직진 안내배럴(17)의 외주면으로부터 돌출하여 설치된 직진 안내돌출부(17b)는 외측 직진 안내배럴(16)의 내주면에 형성되어서 회전축(Z2)과 평행하게 뻗어있는 상응하는 세트의 직진 안내홈(16c)에 맞물린다. 따라서, 캠 링(18)의 정방향 및 역방향의 회전에 의해 내측 직진 안내배럴(17)은 한 세트의 캠홈(18d)의 형상에 따라 회전축(Z2)을 따라서 전방 및 후방으로 이동하게 된다. 내측 직진 안내배럴(17)은 제 1 렌즈군(L1)을 지지하는 제 1 렌즈군 지지 프레임으로서 기능한다. 침동식 줌렌즈 시스템(10)은 제 2 렌즈군(L2)을 지지하는 제 2 렌즈군 지지 프레임으로서 기능하는 회전가능한 렌즈 프레임(21)을 구비하고 있다. 침동식 줌렌즈 시스템(10)은 CCD 프레임(11)의 전방에 제 3 렌즈군(L3)을 지지하는 제 3 렌즈 프레임(22)을 구비하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 3 렌즈 프레임(22)은 거의 반대 방향으로 반경방향 외측으로 뻗어있는 2 개의 반경방향의 암(22a)을 가지고 있다. 제 3 렌즈 프레임(22)은 각각의 반경방향의 암(22a)의 단부에 직진 안내구멍(22b)을 가지고 있다. 2 개의 반경방향의 암(22a)중의 하나는 관련된 직진 안내구멍(22b)의 부근에 광축(Z1)에 평행하게 전방으로 뻗어있으며 암나사 구멍이 형성되어 있는 원통형부(22c)를 가지고 있다. 송부 나사축(도시되지 않음)이 원통형부(22c)의 암나사 구멍에 나사결합되어 있다. 이러한 구조로인해, 송부 나사축이 정방향 및 역방향으로 회전하는 경우 제 3 렌즈 프레임(22)은 2 개의 반경방향의 암(22a)의 직진 안내구멍(22b), 원통형부(22c) 및 상기한 송부 나사축을 포함하는 메카니즘에 의해 광축(Z1)을 따라서 전방 및 후방으로 이동하도록 구동된다. 이 송부 나사축은 피사체 거리(렌즈와 사물 사이의 거리)에 의해 결정된 회전각도(회전수)만큼 회전된다. 위에서 설명한 바와 같이, 침동식 줌렌즈 시스템(10)이 완전히 침동된 상태에 있을 때에 제 2 렌즈군(L2)은 광축(Z1)상의 한 위치로부터 이동된다. 제 2 렌즈군(L2)을 광축(Z1)상의 한 위치로부터 이동시키는 메카니즘은 아래에서 주로 도 4 내지 도 10에 관하여 상세하게 설명한다. 회전가능한 렌즈 프레임(21)은 원통형 렌즈유지부(21a), 요동 암(21b) 및 원통형 요동부(21c)를 구비하고 있다. 제 2 렌즈군(L2)은 원통형 렌즈유지부(21a)에 고정되어 지지되어 있다. 요동 암(21b)은 원통형 렌즈유지부(21a)로부터 반경방향으로 뻗어있다. 원통형 요동부(21c)는 요동 암(21b)의 자유단으로부터 후방으로 뻗어있다. 원통형 요동부(21c)의 축을 따라서 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)의 편심 피벗부(20c)상에 끼워맞춤된 관통 구멍이 형성되어 있어서 회전가능한 렌즈 프레임(21)이 편심 피벗부(20c)에 대하여 자유롭게 회전가능하다. 이 편심 피벗부(20c)는 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)으로부터 광축(Z1)에 평행하게 광축(Z1)에 대해 편심된 한 위치로부터 뻗어있다. 원통형 렌즈유지부(21a)에 고정되어 있는 제 2 렌즈군(L2)은, 광축(Z1)상의 촬영 위치(도 5a, 도 6a, 도 7a, 도 8a 및 도 10a 참조)와 이동된 위치(편심 위치), 즉 광축(Z1)으로부터 편심된 위치(도 5b, 도 6b,도 7b, 도 8b 및 도 10b 참조) 사이에서 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)의 편심 피벗부(20c) 주위로의 요동운동에 의해 이동할 수 있다. 회전가능한 렌즈 프레임(21)은 편심 피벗부(20c)와 원통형 요동부(21c)의 사이에 있는 비틀림 스프링(23)(도 1 참고)에 의하여, 원통형 렌즈유지부(21a)에 유지되어 있는 제 2 렌즈군(L2)이 광축(Z1)상에 위치하는 회전방향(도 5a, 도 5b, 도 6a 및 도 6b의 각각에서 보았을 때 반시계방향)으로 회전하도록 항상 가압되어 있다. 회전가능한 렌즈 프레임(21)의 자유단(요동 단부)(원통형 요동부(21c)에 대하여 대향하는 단부)에는 회전가능한 렌즈 프레임(21)의 피벗지지된 단부로부터 멀어지는 방향으로 원통형 렌즈유지부(21a)로부터 뻗어있는 맞물림 돌출부(21d)가 설치되어 있다. 회전가능한 렌즈 프레임(21)의 내주면에는, 도 5a 및 도 6a에서 보았을 때의 한 위치로 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)이 반시계방향으로 완전히 회전하는 경우 맞물림 돌출부(21d)가 맞닿아 있는 스토퍼(20d)(도 6a, 10a 및 10b 참고)가 설치되어 있다. 제 2 렌즈군 지지 프레임에는, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 2 렌즈군(L2)이 광축(Z1')상의 이동된 위치(편심 위치)로 이동하는 경우 원통형 요동부(21c)가 부분적으로 삽입되는 절결부(20f)가 형성되어 있다. 원통형 요동부(21c)의 외주면에는 위치제어 돌출부(21f)가 형성되어 있고, CCD 프레임(11)의 전방 표면에는 전방으로 뻗어있는 위치제어 캠 바(11a)가 형성되어 있다. 이 위치제어 캠 바(11a)는 위치제어 돌출부(21f)와 맞물려서 회전가능한 렌즈 프레임(21)의 위치를 제어한다. 도 9에 명확히 도시된 바와 같이, 위치제어 캠 바(11a)는 CCD 프레임(11)의 베이스부(11b)로부터 회전축(Z2)과 평행하게전방으로 돌출되어 있다. 위치제어 캠 바(11a)에는 그 내측 가장자리부를 따라서 회전축(Z2)과 평행하게 뻗어있는 이동위치 유지면(11al)을 가지고 있고, 또한 이 위치제어 캠 바(11a)의 전방 단부에는 베이스부(11b)를 향하여 외측 가장자리부(11a3)로부터 이동위치 유지면(11al)까지 후방으로 경사져 있는 캠 표면(11a2)을 가지고 있다. 회전가능한 렌즈 프레임(21)의 위치제어 돌출부(21f)가 이동위치 유지면(11al)과 맞물려 있는 상태에서는, 제 2 렌즈군(L2)은 광축(Z1)으로부터 편심되어 있는 이동 위치에 위치하고 있다. 이러한 상태에서, 회전가능한 렌즈 프레임(21)이 위치제어 돌출부(21f)가 캠 표면(11a2)과 맞물려 있는 한 위치까지 회전축(Z2)을 따라서 전방으로 이동하면, 원통형 렌즈유지부(21a)에 의해 유지되어 있는 제 2 렌즈군(L2)을 광축(Z1)상으로 이동시키기 위해 회전가능한 렌즈 프레임(21)은 비틀림 스프링(23)의 스프링력에 의하여 편심 피벗부(20c)에 대하여 회전한다. 제 2 렌즈군(L2)이 비틀림 스프링(23)의 스프링력에 의해 광축(Z1)상으로 이동하는 때에 원통형 렌즈유지부(21a)의 위치는 스토퍼(20d)가 맞물림 돌출부(21d)와 맞물리는 것에 의해 한정된다. 이때, 제 2 렌즈군(L2)의 광축은 광축(Z1)과 일치한다. 제 2 렌즈군(L2)이 촬영대기 상태에서 광축(Z1)상의 촬영위치에 있는 경우, 위치제어 돌출부(21f)는 캠 표면(11a2)으로부터 분리되어, 캠 표면(11a2)의 전방에 위치되어 있다. 역으로, 제 2 렌즈군(L2)이 촬영대기 상태에서 광축(Z1)상의 촬영 위치에 있는 경우에, 회전가능한 렌즈 프레임(21)이 회전축(Z2)을 따라서 후방으로 이동하면, 먼저 위치제어 돌출부(21f)가 캠 표면(11a2)과 맞물리고, 계속하여 회전가능한렌즈 프레임(21)이 편심 피벗부(20c)에 대하여 회전운동하고, 그 결과 제 2 렌즈군(L2)은 위치제어 돌출부(21f)가 캠 표면(11a2)과 맞물리는 것에 의해 광축(Z1)상의 한 위치로부터 편심 광축(Z1')상의 한 위치(이동된 위치)로 이동한다. 제 2 렌즈군(L2)이 편심 광축(Z1')상의 이동된 위치에 있는 이러한 상태에서는, 원통형 요동부(21c)가 부분적으로 절결부(20f) 내에 위치되어 있다. 이 때, 편심 광축(Z1')은 제 2 렌즈군 지지 프레임(20) 및 캠 링(18)의 내주면의 내에 위치되어 있다. 즉, 편심 광축(Z1')이 제 2 렌즈군 지지 프레임(20) 내에 위치된 상태에서, 원통형 요동부(21c)가 부분적으로 절결부(20f) 내에 위치되어 있더라도, 이 편심 광축(Z1')은 원통형 요동부(21c)가 캠 링(18)과 같은 회전 부재와 간섭하지 않도록 위치되어 있다. 상기한 구조를 가지고 있는 침동식 줌렌즈 시스템(10)의 작동은 아래에서 설명한다. 도 2와 도 3b에 도시된 바와 같이 침동식 줌렌즈 시스템(10)이 완전히 침동된 위치에 있는 경우, 외측 직진 배럴(16), 내측 직진 배럴(17), 캠 링(18) 및 직진 안내링(19)은 모두다 전방 외측 프레임(13)의 개구(13a)안에 완전히 수납된다. 이러한 상태에 있어서, 디지털 카메라의 메인 스위치(MS)(도 1 참고)가 온(ON)상태로 된 직후, 회전링(14)은 피니언(15)의 정방향의 회전에 의해 소정의 회전 방향으로 회전하도록 구동되어 소정의 회전각도 만큼 외측 및 내측 직진 배럴(16, 17)을 개구(13a)로부터 전방으로 신장시켜서 침동식 줌렌즈 시스템(10)이 완전히 침동된 상태로부터 광각 한계상태(wide-angle extremity)의 촬영대기 상태로 변한다. 회전링(14)의 회전은 캠 링(18)에 전달되고, 그 결과 이 캠 링(18)은 종동자 핀(18b)의 세트와 캠 관통 슬롯(12c)의 세트가 맞물려있음으로 인해 최대 신장위치로 돌출한다. 최전방 위치로 캠 링(18)이 이동하는 이러한 과정에서는, 외측 직진 배럴(16), 내측 직진 배럴(17), 캠 링(18) 및 직진 안내링(l9)이 개구(13a)로부터 전방으로 돌출한다. 이어서, 캠 링(18)과 함께 직진 안내링(l9) 및 외측 직진 배럴(16)이 전방으로 직진 이동하는 한편 내측 직진 배럴(17)과 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)의 각각은 광각 한계상태의 촬영대기 위치로 전진한다. 그 후에, 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)이 광각 한계상태의 촬영대기 위치로 전진하는 경우, 위치제어 돌출부(21f)는 이동위치 유지면(11a1)상에서 미끄럼이동으로 전진하여 이동위치 유지면(11a1)으로부터 캠 표면(11a2)으로 이동한다. 위치제어 돌출부(21f)가 이동위치 유지면(11a1)으로부터 캠 표면(11a2)으로 이동한 직후에, 회전가능한 렌즈 프레임(21)은 스토퍼(20d)가 맞물림 돌출부(21d)에 대해 맞닿을 때까지 제 2 렌즈군(L2)을 이동시키는 방향으로 비틀림 스프링(23)의 스프링력에 의해 편심 피벗부(20c)에 대하여 회전하고, 그 결과 제 2 렌즈군(L2)의 광축은 광축(Z1)과 일치한다. 스토퍼(20d)가 맞물림 돌출부(21d)와 맞물리는 이러한 상태는 도 1 및 도 3a에 도시된 바와 같이 광각 한계상태의 촬영대기 상태이다. 이러한 광각 한계상태의 촬영대기 상태에서, 피니언(15)을 구동하도록 줌 스위치(ZS)(도 1 참고)가 조작되면, 캠 링(18)은 회전축(Z2)(광축(Z1))을 따라 이동하지 않고 고정된 위치에서 회전축(Z2) 둘레로 회전한다. 이러한 캠 링(18)의 회전에 의해 제 2 렌즈군 지지 프레임(20) 및 내측 직진 배럴(17)이 각각 캠홈(18c) 세트의 형상 및 캠홈(l8d) 세트의 형상을 따라 회전축(Z2)(광축(Z1))을 따라 소정의 이동방식으로 이동하게 된다. 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)은 회전가능한 렌즈 프레임(21)을 가지고 있고 제 1 렌즈군(L1)은 내측 직진 배럴(l7)에 의해 지지되어 있기 때문에, 줌작동은 광축(Z1)을 따라서 제 1 렌즈군(L1) 및 제 2 렌즈군(L2)을 이동시킴으로써 이루어진다. 포커싱 작동은 피사체 거리에 따라 제 3 렌즈군을 광축(Zl)을 따라서 구동시킴으로서 행해진다. 디지털 카메라의 메인 스위치(MS)가 오프(OFF)상태로 된 직후에, 피니언(15)은 역방향으로 구동되어 캠 링(18)을 광각 한계상태의 위치를 넘어서 후방으로 이동시킨다. 캠 링(18)의 이러한 후방 이동 과정에서는, 제 2 렌즈군 지지 프레임(20) 및 내측 직진 배럴(17)은 캠홈(18c)의 세트와 종동자 돌출부(20a)의 세트의 맞물림 및 캠홈(18d)의 세트와 종동자 핀(17a)의 세트의 맞물림으로 인해 회전축(Z2)을 따라서 후방으로 이동한다. 제 2 렌즈군 지지 프레임(20)이 후방으로 이동하면, 먼저 회전가능한 렌즈 프레임(21)의 위치제어 돌출부(21f)가 위치제어 캠 바(11a)의 캠 표면(11a2)과 맞물리고, 이어서 위치제어 돌출부(21f)와 캠 표면(11a2)의 맞물림에 의해 회전가능한 렌즈 프레임(21)이 편심 피벗부(20c)를 중심으로 회전하여 제 2 렌즈군(L2)이 광축(Z1)으로부터 후퇴한다. 계속하여, 위치제어 돌출부(21f)가 캠 표면(11a2)으로부터 이동위치 유지면(11a1)상으로 이동하여 그 이동된 위치에 제 2 렌즈군(L2)을 유지시킨다. 이어서, 제 2 렌즈군(L2)이 편심 광축(Z1')상에 위치되도록 이동된 후 캠 링(18)은 더욱 후방으로 이동하는 한편, 제 1 렌즈군(L1)을 지지하는 내측 직진 배럴(17)은 캠홈(18c)의 세트와 종동자 돌출부(20a)의 세트의 맞물림으로 인해 후방으로 이동한다. 동시에, 제 2 렌즈군 지지프레임(20)은 캠홈(18d)의 세트와 종동자 핀(17a)의 세트의 맞물림으로 인해 후방으로 이동하는 한편, 위치제어 돌출부(21f)는 이동위치 유지면(11a1)과의 맞물림상태를 유지하면서(즉, 제 2 렌즈군(L2)을 편심 광축(Z1')상에 유지하면서) 후방으로 이동하여 침동식 줌렌즈 시스템(10)을 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같은 완전히 침동된 상태로 만든다. 상기한 본 발명의 특정 실시예에 자명한 변경 실시형태가 만들어 질 수 있고, 이러한 변경 실시형태는 본 발명의 기술사상 및 영역의 범위내에 있다. 본 명세서에 포함된 모든 사항은 예시적인 것으로서 본 발명의 영역을 제한하지는 않는다. 본 발명의 기본적인 기술사상은 초기에 단일의 광축상에 위치한 복수의 광학 요소를 촬영대기 상태로부터 침동시키기 위해, 복수의 광학 요소중의 하나의 요소를 복수의 광학 요소의 광축상의 한 위치로부터 상기 광축 외측의 다른 위치로 이동시키고, 이 이동된 요소 및 상기 복수의 광학 요소의 나머지 요소중의 적어도 하나의 요소를 광축을 따라서 후방으로 이동시키는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 침동식 렌즈 시스템의 구조는 그 구조가 상기와 같은 기본적인 기술사상에 기초하여 설계된 것인 한, 상기의 예시된 실시예의 구조에만 한정되지는 않는다. 예를 들면, 제 2 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 침동식 줌렌즈 시스템(10)이 완전히 침동된 상태로 있는 경우에는, 제 2 렌즈군(L2)에 추가하여 제 1 렌즈군(L1)도 광축(Z1)으로부터 이동될 수 있고, 그 결과 제 1 렌즈군(L1)은 편심 광축(이동가능한 요소의 광축)(Z")으로 반경방향으로 이동되고 제 2 렌즈군(L2)은 편심 광축(Z')으로 반경방향으로 이동된다. 제 2 실시예에 있어서, 제 1 내지 제 3 렌즈군(L1, L2, L3) 모두는 광축 방향으로 동일한 위치 범위에 겹치도록 위치되어 있고, 완전히 침동된 상태의 침동식 줌렌즈 시스템(10)의 길이(광축 방향으로의 두께)는 더욱 더 짧게 된다. 그리고, 광축으로부터 렌즈군을 이동(반경방향으로 이동)시키는 방법도 제 1 실시예의 방법과 다르게 될 수 있다. 예를 들면, 도 13에 도시된 제 3 실시예에서는, 광축(Z1)으로부터 이동되어 있는 제 2 렌즈군(L2)의 광축(Z1')이 광축(Z1)에 대해 수직한 방향으로 뻗어 있다. 대체 실시형태로서, 도 14에 도시된 제 4 실시예에서는, 광축(Z1)으로부터 이동되어 있는 제 2 렌즈군(L2)의 광축(Z1')이 광축(Z1)에 대해 경사진(평행하지 않은) 방향으로 뻗어 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 광축(Z1)으로부터 이동된 광학 요소의 광축(Z1')은 제 1 실시예(도 1 내지 도 10)와 같이, 광축(Z1)에 평행한 방향으로 뻗어 있을 수 있거나, 광축(Z1)에 대해 경사진 방향으로 뻗어 있을 수 있다. 그리고, 본 발명에 있어서, 광축(Z1)으로부터 이동되어 있는 경우 광학 요소의 반경방향으로의 이동은 임의의 원하는 방향으로 될 수 있다. 예를 들면, 도 14 및 도 15는 본 발명의 침동식 줌렌즈 시스템(10)을 가지고 있는 직사각형 카메라 본체(40)를 도시하고 있다. 도 14에서, 가장 작은 렌즈 직경을 가지고 있는 제 2 렌즈군(L2)은 수직 상방으로 이동된다. 도 15에서, 가장 작은 렌즈 직경을 가지고 있는 제 2 렌즈군(L2)은 대각선 방향 상방으로 이동되고, 가장 큰 렌즈 직경을 가지고 있는 제 1 렌즈군(L1)은 정면에서 보았을 때 좌측을 향해 수평으로 이동된다.본 발명은 도 14 및 도 15에 도시된 실시예에 국한되지 않으며, 광학 요소가 광축(Z1)으로부터 이동되는 경우에 광학 요소와 이동 방향의 조합(수)은 상기 실시예에 국한되지 않는다. 침동식 줌렌즈 시스템의 상기 실시예에서는 제 2 렌즈군(L2)이 촬영 광학 시스템의 광학 요소중 광축상의 한 위치로부터 이동되는 광학 요소이지만, 조리개 셔터(S)나 로-패스 필터(F)와 같은 다른 광학 요소중의 하나 이상이 침동식 렌즈 시스템의 상기 실시예에서의 제 2 렌즈군(L2)과 같은 방식으로 이동가능한 광학 요소를 구성할 수 있다. 침동식 렌즈 시스템의 상기 실시예는 줌렌즈 시스템이지만, 본 발명은 침동식 고정 초점거리 렌즈시스템에도 적용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 침동식 렌즈 시스템에 의하면, 수납 길이를 더욱 단축시킬 수 있는 침동식 렌즈 시스템을 얻을 수 있다. |
