JP2001188161A - レンズ駆動装置およびこれを備えた光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に高倍率ズームレンズにおいて、合焦駆動
カムの最適化による変倍駆動カムへの影響により、変倍
動作時の操作トルクの増大等が生ずる。 【解決手段】 変倍動作時に合焦のためのレンズ駆動を
行うレンズ駆動装置において、変倍駆動カム１０８ｄを
有し、変倍動作時に回転して変倍駆動カムによる第１の
レンズ（のフォロア１１６）の光軸方向駆動を行う第１
のカム筒１０８と、合焦駆動カム１３８ａを有し、第１
のカム筒に連動して回転して合焦駆動カムによる第２の
レンズ（のフォロア１４０ａ）の光軸方向駆動を行いな
がら光軸方向に移動する第２のカム筒１３８と、焦点距
離に応じて第２のレンズと第２のカム筒との相対回転速
度を変化させるとともに、合焦動作時に第２のレンズの
回転速度を変化させる変速機構１２７ａ，１４０ｂとを
設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズ、特
にインナーフォーカスあるいはリアフォーカスと呼ばれ
る光学タイプのズームレンズの駆動に用いられるレンズ
駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年のズームレンズ鏡筒では、物体側で
ある前群の小径化による小型化、合焦用レンズの軽量化
によるオートフォーカス（以下、ＡＦという）のスピー
ドアップ、および前群非回転によるフード効果やフィル
ター操作性の改善を図るために、インナーフォーカスあ
るいはリアフォーカス方式と呼ばれる、前群以外のレン
ズ群を移動させて焦点調節を行なう方式（以下、インナ
ーフォーカス方式という）が主流となってきている。

【０００３】但し、この種のズームレンズでは、一般
に、変倍動作による焦点距離の変化に伴ない合焦用レン
ズの移動量を変化させなければならない。

【０００４】そして、このための手法として、例えば特
許第２５６１３５０号公報において、焦点距離の変化に
伴なう合焦用レンズの移動量を自動的に補正する手段が
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、近年のもう１つの傾向であるズーム倍率の高
倍化に伴ない、以下のような問題点が顕在化してきてい
る。

【０００６】一般的なインナーフォーカス方式のズーム
レンズにおいては、同一物体距離に対する合焦レンズの
移動量が、広角側から望遠側にかけて徐々に大きくなっ
ていく。特に、高倍率ズームレンズ（概ね５倍以上の倍
率を有するズームレンズ）の場合、広角側と望遠側での
移動量の差が大きく、また望遠側に近付くにつれて急激
に移動量が大きくなっていく。

【０００７】このような特徴を有する高倍率ズームレン
ズに従来例の手法を適用すると、フォーカスカムの最適
化（すなわち、各焦点距離での合焦用レンズ移動量の軌
跡を重ね合わせて１本の滑らかなカムとすること）によ
るズームパラメータシフト量が大きくなり、広角側と望
遠側での変倍用レンズの移動軌跡の傾きが大きく異なっ
てくる。

【０００８】そしてこの結果として、変倍動作時の操作
トルクの増大や急激な変化といった操作性での問題点が
生じる。しかも、この問題を解決するために、許容範囲
を超えた変倍動作時のピント変動を許容せざるを得ない
といった問題も新たに発生する。

【０００９】そこで、本発明は、変倍動作の操作性に悪
影響を与えることなく、変倍動作時のピント変動を充分
小さい値に抑えることのできる、特にインナーフォーカ
ス方式のレンズ鏡筒に適したレンズ駆動装置を提供する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明では、変倍動作時に合焦のための
レンズ駆動を行うレンズ駆動装置において、変倍駆動カ
ムを有し、変倍動作時に回転して変倍駆動カムによる第
１のレンズの光軸方向駆動を行う第１のカム筒と、合焦
駆動カムを有し、第１のカム筒に連動して回転して合焦
駆動カムによる第２のレンズの光軸方向駆動を行いなが
ら光軸方向に移動する第２のカム筒と、焦点距離に応じ
て第２のレンズと第２のカム筒との相対回転速度を変化
させるとともに、合焦動作時の第２のレンズの回転速度
を変化させる変速機構とを設けている。

【００１１】また、本願第２の発明では、変倍動作時に
合焦のためのレンズ駆動を行うレンズ駆動装置におい
て、変倍駆動カムおよび合焦駆動カムを有し、変倍動作
時に回転して変倍駆動カムによる第１のレンズの光軸方
向駆動および合焦駆動カムによる第２のレンズの光軸方
向駆動を行いながら光軸方向に移動するうカム筒と、焦
点距離に応じて第２のレンズとカム筒との相対回転速度
を変化させるとともに、合焦動作時の第２のレンズの回
転速度を変化させる変速機構変速機構とを設けている。

【００１２】すなわち、これら第１および第２の発明に
よれば、焦点距離に応じて合焦駆動カムと合焦レンズ
（第２のレンズ）に設けられたフォロアとの係合位置の
移動速度を変化させることができるので、各焦点距離で
の合焦駆動カムと第２のレンズのフォロアとの係合位置
および係合範囲を簡単に補正することが可能となる。こ
のため、合焦駆動カムの最適化による変倍レンズ（第１
のレンズ）の移動軌跡（つまりは、変倍駆動カムの形
状）への影響を軽減することが可能となり、変倍動作の
操作性に悪影響を与えることなく、変倍動作時のピント
変動を充分小さい値に抑えることが可能となる。

【００１３】さらに、本願第３の発明では、変倍動作時
に合焦のためのレンズ駆動を行うレンズ駆動装置におい
て、変倍駆動カムを有し、変倍動作時に回転して変倍駆
動カムによる第１のレンズの光軸方向駆動を行う第１の
カム筒と、第２のレンズを保持するとともに合焦駆動カ
ムを有し、合焦駆動カムと回転する上記第１のカム筒に
設けられたフォロアとの係合作用により光軸方向に駆動
される第２のカム筒と、焦点距離に応じて第２のカム筒
と第１のカム筒との相対回転速度を変化させるととも
に、合焦動作時の第２のカム筒の回転速度を変化させる
変速機構とを設けて構成し、この変速機構を、変倍動作
および合焦動作のうち少なくとも一方の動作時に、第２
のカム筒と第１のカム筒との相対回転速度が、広角域で
の相対回転速度＞望遠域での相対回転速度＞中間域での
相対回転速度の関係を満たすように変化させるよう構成
している。

【００１４】すなわち、この第３の発明によれば、焦点
距離に応じて合焦駆動カムと第１のカム筒に設けられた
フォロアとの係合位置の移動速度を変化させることがで
きるので、各焦点距離での合焦駆動カムと第１のカム筒
のフォロアとの係合位置および係合範囲を簡単に補正す
ることが可能となる。このため、合焦駆動カムの最適化
による変倍レンズ（第１のレンズ）の移動軌跡（つまり
は、変倍駆動カムの形状）への影響を軽減することが可
能となり、変倍動作の操作性に悪影響を与えることな
く、変倍動作時のピント変動を充分小さい値に抑えるこ
とが可能となる。

【００１５】なお、上記第１から第３の発明において、
変速機構により、上記相対回転速度を、広角域での相対
回転速度＞望遠域での相対回転速度＞中間域での相対回
転速度の関係が満たされるよう変化させることにより、
合焦レンズの移動軌跡の設計値からのずれを小さく抑え
ることが可能となるとともに、変倍駆動カムにおける広
角域と望遠域での光軸回り方向に対する傾き差を小さく
することが可能となり、広角域から望遠域にかけて操作
トルクの急激な変化が生じるのを抑えることが可能とな
る。

【００１６】そして、レンズ駆動装置が、第１および第
２の発明における第２のレンズ若しくは第３の発明にお
ける第２のカム筒に設けられたキーフォロアに係合する
キー溝部が形成された合焦駆動部材を有しており、この
合焦駆動部材が合焦動作時に回転してキー溝部とキーフ
ォロアとの係合により回転停止しているカム筒に対して
第２のレンズ若しくは第２のカム筒を回転駆動するよう
構成されている場合に、上記キー溝部を少なくともその
一部が光軸と平行でない非ストレートカム形状に形成す
ることによって変速機構を構成することにより、既存の
構成要素を用いて簡単に変速機構を構成することが可能
となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１には、本発明の第１実施形態
である一眼レフカメラ用交換レンズの前端構成を示して
いる。また、図２は、図１に示した交換レンズのレンズ
駆動機構の広角状態における展開図である。

【００１８】本実施形態の交換レンズは、レンズ群Ｌ１
〜Ｌ６の６群構成であって、変倍動作によって全てのレ
ンズ群が、またフォーカス動作によってＬ２群が光軸方
向に移動する。このとき、Ｌ３群とＬ６群は一体的に移
動し、Ｌ５群は光軸方向への移動とは別に、振れ補正動
作を行なうために光軸と略直交する方向への移動も行な
うことができる。

【００１９】１０１はマウントであり、カメラ本体に取
り付けるためのバヨネット部を有するとともに、固定筒
１０２にビス止め固定されている。１０３は外装環であ
り、マウント１０１と固定筒１０２との間に挟み込まれ
て固定されている。この外装環１０３には、目盛窓１０
４、名称プレート１０５およびＳＷパネル１０６が取り
付けられている。ＳＷパネル１０６に設けられたスイッ
チを切り替えることによって、オートフォーカスや振れ
補正などの機能を選択して使用することができる。

【００２０】１０７は案内筒であり、固定筒１０２がビ
ス止めされることでカメラ本体に対して固定部を構成し
ている。案内筒１０７の外径には、バヨネット結合によ
って光軸周りの回転のみ可能となっているカム筒１０８
が嵌合している。このカム筒１０８が回転することで、
案内筒１０７に形成された光軸方向の案内溝１０７ａ，
１０７ｂと、カム筒（第１のカム筒）１０８に形成され
たズームカム（変倍駆動カム）１０８ａ，１０８ｂ，１
０８ｃ，１０８ｄとの交点の移動に従い、Ｌ３保持枠１
０９、Ｌ４保持枠１１０、振れ補正ユニット１１１およ
び直進筒１１２をそれぞれにビス止めされたフォロア１
１３〜１１６を介して光軸方向へ移動させることができ
る。

【００２１】Ｌ３保持枠１０９は、Ｌ３群を保持してい
る。このＬ３保持枠１０９には、絞り駆動部と絞り羽根
部とから構成される電磁絞りユニット１１７がビス止め
されている。また、Ｌ３保持枠１０９の後端には、Ｌ６
群を保持するＬ６保持枠１１８が、補強板１１９及びば
ね座金１２０とともにビス止めされている。

【００２２】Ｌ４保持枠１１０は、Ｌ４群を保持してい
るともに、その前端にフック部を有している。このフッ
ク部には、開放口径の決定及び有害光のカットを目的と
する移動絞り１２１が前方より弾性結合されている。こ
れにより、Ｌ３保持枠１０９を間に挟んだ状態での移動
絞り１２１とＬ４保持枠１１０との結合を容易としてい
る。

【００２３】振れ補正ユニット１１１は、Ｌ５群を光軸
と略直交する方向に移動可能に保持しており、マグネッ
ト及びコイルとから構成された駆動機構によってＬ５群
を駆動する。

【００２４】直進筒１１２には、フィルター枠１２２が
ビス止めされている。このフィルター枠１２２の先端外
径にはバヨネット部が、内径にはネジ部が設けられてお
り、それぞれフード、フィルター等のアクセサリーが装
着可能となっている。

【００２５】フィルター枠１２２には、Ｌ１群を保持す
るＬ１保持枠１２３がビス止めされているが、フィルタ
ー枠１２２とＬ１保持枠１２３との当接部はそれぞれ周
方向の斜面となっている。このため、Ｌ１保持枠１２３
を回転させて取り付けることにより、光軸方向の取り付
け位置を変えることができる。これにより、製造誤差に
よる広角側と望遠側の焦点位置のずれを補正することが
可能となっている。

【００２６】１２４は化粧環であり、その前面にはレン
ズ名称等の表示が印刷されている。１２５はフォーカス
ユニットで、案内筒１０７にビス止めされている。この
フォーカスユニット１２５は、主として振動型モータと
差動機構とから構成されており、振動型モータのロータ
回転量とマニュアルフォーカスリング１２６の回転量に
応じたフォーカスキー（合焦駆動部材）１２７の回転量
を出力する。

【００２７】フォーカスユニット１２５の前側には、水
平及び垂直方向の振れの角速度を検出する一対の振動ジ
ャイロ１２８が半田付けされたジャイロ基板１２９が、
ゴムダンパー（不図示）を介してビス止めされている。
また、フォーカスユニット１２５から円弧状に延出した
突出部外径には、グレイコードパターンが形成されたエ
ンコーダフレキ１３０が貼り付けられている。

【００２８】さらに、フォーカスユニット１２５の前側
には、振動ジャイロ１２８、エンコーダフレキ１３０の
ない位相で突出部が設けられ、この突出部にはフォロア
１３１がビス止めされている。

【００２９】１３２はズーム操作環であり、周方向に設
けられている溝にフォロア１３１が係合することで、光
軸方向の移動が阻止された状態で光軸周りで回転操作可
能となっている。

【００３０】このズーム操作環１３２の内径に形成され
た凹部には、カム筒１０８にビス止めされたズームキー
１３３が係合している。これにより、ズームキー１３３
を介して、ズーム操作環１３２の回転と一体的にカム筒
１０８を回転させることができる。

【００３１】１３４は中間筒であり、その外径にはズー
ム操作環１３２の内径に形成された光軸方向の溝に係合
する突起部が、内径にはフィルター枠１２２の外径に設
けられた突起部が係合するリード溝がそれぞれ設けられ
ている。このため、中間筒１３４は、回転方向について
はズーム操作環１３２と一体的に、光軸方向については
ズーム操作環１３２の回転方向の位置とフィルター枠１
２２の光軸方向の位置に応じて進退する。

【００３２】本実施形態では、振動ジャイロ１２８をカ
メラ本体から離れた位置（フォーカスユニット１２５の
前）に配置することで、カメラ本体が発生する振動（シ
ャッター幕走行やミラーアップ・ダウンの振動など）が
振動ジャイロ１２８に伝わりにくい構造となっており、
振動ジャイロをケース内に収納するなど従来用いられて
きた手法を必要としない。

【００３３】また、ズーム操作環１３２の光軸方向移動
を阻止する突起部を振動ジャイロ１２８のない位相に設
けることで、レンズ外径を大きくせずに振動ジャイロを
配置することができている。これらの手法により、本実
施形態の交換レンズの小型化が達成されている。

【００３４】１３５はズーム操作環１３２の外径に巻き
付けられたズームゴムであり、１３６はズーム操作環１
３２の前端部に弾性結合しているネームリングである。
１３７はズームブラシであり、ズーム操作環１３２にビ
ス止めされている。このズームブラシ１３７は、ズーム
操作環１３２の回転とともにエンコーダフレキ１３２の
グレイコードパターン上を摺動し、ズーム操作環１３２
とエンコーダフレキ１３０の位置関係を検出するための
ものである。

【００３５】１３８はインナーカム筒（第２のカム筒）
であり、このインナーカム筒１３８には、コイルばねを
挟んでフォロア１３９がビス止めされている。フォロア
１３９は、案内筒１０７に形成されたズーム補正カム１
０７ｃとカム筒１０８に形成された光軸方向の直進溝部
１０８ｅとに係合している。このため、カム筒１０８が
回転すると、インナーカム筒１３８は、ズーム補正カム
１０７ｃと直進溝部１０８ｅの交点（すなわち、フォロ
ア１３９の係合位置）の移動に従って回転しながら光軸
方向に進退する。

【００３６】１４０はＬ２保持枠で、Ｌ２群を保持して
いる。このＬ２保持枠１４０の外径部にはフォロア部１
４０ａが形成されており、このフォロア部１４０ａはイ
ンナーカム筒１３８の内径に形成されたフォーカスカム
（合焦駆動カム）１３８ａに係合している。また、Ｌ２
保持枠１４０から延出したキー部（キーフォロア）１４
０ｂは、フォーカスキー１２７に形成されたキー溝部１
２７ａに係合している。

【００３７】このため、合焦動作時において、振動型モ
ータ若しくはマニュアルフォーカスリング１２６が回転
して、フォーカスキー１２７が回転（カム筒１０８は停
止）すると、この回転がキー部１４０ｂを介してＬ２保
持枠１４０に伝達され、これを回転させる。そして、Ｌ
２保持枠１４０が回転すると、フォロア部１４０ａとイ
ンナーカム筒１３８のフォーカスカム１３８ａとの係合
点の光軸方向移動量に応じてＬ２保持枠１４０は光軸方
向にも移動する。

【００３８】一方、変倍動作時には、振動型モータおよ
びマニュアルフォーカスリング１２６は回転せず、フォ
ーカスキー１２７も回転しないが、カム筒１０８が回転
するため、Ｌ２保持枠１４０は、カム筒１０８の回転に
よる案内筒１０７のズーム補正カム１０７ｃとカム筒１
０８の直進溝部１０８ｅとの交点の移動によるインナー
カム筒１３８の光軸方向移動量と、フォロア部１４０ａ
とインナーカム筒１３８のフォーカスカム１３８ａとの
係合点の光軸方向移動量の合計量だけ光軸方向に移動す
る。

【００３９】ここで、図２に示す広角側での状態から、
中間域を経て望遠側に変倍する際に、カム筒１０８およ
びインナーカム筒１３８は図２中左方向に回転する。こ
れによりＬ２保持枠１４０は上方（光軸方向前方）に移
動し、キー部１４０ｂは回転停止しているキー溝部１２
７ａの下端から上端近傍に移動することになる。また、
望遠側から広角側に変倍する際には、カム筒１０８およ
びインナーカム筒１３８は図２中右方向に回転するとと
もに、Ｌ２保持枠１４０は下方（光軸方向後方）に、キ
ー部１４０ｂは回転停止しているキー溝部１２７ａの上
端近傍から下端にそれぞれ移動することになる。

【００４０】そして、本実施形態では、キー溝部１２７
ａにおける下側部分（つまり、ズーム広角域でのＬ２保
持枠１４０の移動範囲に対応するキー部１４０ｂの係合
範囲）は、光軸方向である上下方向に対して図中右上が
り方向に傾斜しており、キー溝部１２７ａにおける中間
部分（つまり、ズーム中間域でのＬ２保持枠１４０の移
動範囲に対応するキー部１４０ｂの係合範囲）は、光軸
方向である上下方向に対して図中左上がり方向に傾斜し
ている。

【００４１】さらに、キー溝部１２７ａにおける上側部
分（つまり、ズーム望遠域でのＬ２保持枠１４０の移動
範囲に対応するキー部１４０ｂの係合範囲）は、光軸方
向である上下方向にストレートに延びている。すなわ
ち、キー溝部１２７ａは、少なくともその一部が光軸と
平行ではない非ストレートカム形状に形成されている。

【００４２】このため、望遠域で変倍動作が行われる際
には、Ｌ２保持枠１４０は、キー部１４０ｂとキー溝部
１２７ａにおける上側部分との係合作用により、カム筒
１０８およびインナーカム筒１３８と一体的に回転する
ことになる。

【００４３】また、広角域にて変倍動作が行われる際に
は、Ｌ２保持枠１４０は、キー部１４０ｂとキー溝部１
２７ａにおける下側部分との係合作用により、カム筒１
０８およびインナーカム筒１３８とは逆方向に回転する
ことになる。これにより、カム筒１０８およびインナー
カム筒１３８とＬ２保持枠１４０との相対回転速度、つ
まりはフォーカスカム１３８ａ内のフォロア１４０ａの
回転速度は、上記望遠域での変倍動作時に比べて大きく
なる。

【００４４】また、中間域で変倍動作が行われる際に
は、Ｌ２保持枠１４０は、キー部１４０ｂとキー溝部１
２７ａにおける中間部分との係合作用により、カム筒１
０８およびインナーカム筒１３８と同じ方向に回転する
ことになる。これにより、カム筒１０８およびインナー
カム筒１３８とＬ２保持枠１４０との相対回転速度、つ
まりはフォーカスカム１３８ａ内のフォロア１４０ａの
回転速度は、上記望遠域での変倍動作時に比べて小さく
なる。

【００４５】図１に示す１４１は目盛シートであり、フ
ォーカスユニット１２５の出力であるフォーカスキー１
２７の回転と一体的に回転し、目盛窓１０４と合わせて
焦点位置の表示をする。

【００４６】１４２はメイン基板であり、フォーカスユ
ニット１２５、電磁絞りユニット１１７、振れ補正ユニ
ット１１１、ジャイロ基板１２９およびエンコーダフレ
キ１３０と可撓性のフレキシブル基板を介して、あるい
は直接、電気的に接続され、これらの各種制御を行な
う。

【００４７】１４３は、マウント１０１にビス止めさ
れ、カメラ本体との通信及び電源の供給を行なう接点ブ
ロックであり、メイン基板１４２とフレキシブル基板を
介して接続されている。１４４は裏蓋であり、マウント
１０１に弾性結合して有害光をカットする。

【００４８】以上が本実施形態の交換レンズの構成であ
るが、簡単にまとめると以下の各種動作が可能となって
いる。

【００４９】合焦動作のうちオートフォーカス時におい
ては、振動型モータの駆動力により、合焦動作のうちマ
ニュアルフォーカス時においてはマニュアルフォーカス
リング１２６を回転操作力により、フォーカスキー１２
７を介してＬ２保持枠１４０を回転させ、Ｌ２保持枠１
４０のフォロア部１４０ａとインナーカム筒１３８のフ
ォーカスカム１３８ａとの係合点の光軸方向移動量だ
け、Ｌ２群を進退させることができる。

【００５０】一方、変倍動作時においては、ズーム操作
環１３２の回転操作力がズームキー１３３を介してカム
筒１０８を回転させることで、案内筒１０７の案内溝１
０７ａ，１０７ｂと、カム筒１０８のズームカム１０８
ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄとの交点の移動に従
ったＬ３保持枠１０９、Ｌ４保持枠１１０、振れ補正ユ
ニット１１１および直進筒１１２の光軸方向移動によ
り、Ｌ１群、Ｌ３群、Ｌ４群、Ｌ５群およびＬ６群（Ｌ
３群と一体）をそれぞれ光軸方向に進退させることがで
きる。

【００５１】さらに、これと同時に、Ｌ２群は、案内筒
１０７のズーム補正カム１０７ｃとカム筒１０８の直進
溝部１０８ｅとの交点の移動によるインナーカム筒１３
８の光軸方向移動量と、このときのインナーカム筒１３
８の回転によるＬ２保持枠１４０のフォロア部１４０ａ
とインナーカム筒１３８のフォーカスカム１３８ａとの
係合点の光軸方向移動量の合成量だけ光軸方向に進退
し、焦点距離の変化に伴うピント補正を行う。

【００５２】しかも、本実施形態では、インナーフォー
カス方式での焦点距離の変化に伴なう合焦レンズの移動
量を補正してＬ２群を移動させることが可能となってい
るが、この点については後述する。

【００５３】また、振れ補正動作においては、振動ジャ
イロ１２８の出力及びエンコーダフレキ１３０の出力に
応じて振れ補正ユニットを制御し、Ｌ５群を光軸と略直
交する面内で、発生している振れによるフィルム面での
像の移動を打ち消す方向に駆動させることができる。

【００５４】次に、本実施形態の交換レンズに採用され
ているフォーカスカム１３８ａの最適化について、図３
を用いて詳述する。図３中、（ａ）はオリジナル光学設
計値の状態、（ｂ）は従来のフォーカスカム最適化の状
態、（ｃ）は本実施形態でのフォーカスカム最適化の状
態をそれぞれ表わしている。各状態図とも、横軸は、各
カム内でのフォロアの移動方向が紙面左側から順に、広
角位置（Ｗ）→中間位置（Ｍ）→望遠位置（Ｔ）の順に
なるような各カムの回転位置を示しており、縦軸は、フ
ォロアの光軸方向の位置を示している。

【００５５】また、図３（ａ），（ｂ）におけるズーム
カム、フォーカスカム、ズーム補正カムは、それぞれ図
３（ｃ）、すなわち本実施形態のズームカム１０８ｄ、
フォーカスカム１３８ａ、ズーム補正カム１０７ｃに相
当する。また、これら図では、広角位置（Ｗ）での物体
距離∞の状態を、各カムの回転位置および各フォロアの
光軸方向位置の基準（０）としている。

【００５６】図３（ａ）のオリジナル光学設計値の状態
では、変倍レンズ群であるＬ１群用のズームカムは、Ｍ
で回転位置θ１，光軸方向位置Ｚ１、Ｔで回転位置θ
２，光軸方向位置Ｚ２を通る一定のリードを有する直線
で表わされる。

【００５７】一方、Ｗ、Ｍ、Ｔでの合焦レンズであるＬ
２群の物体距離に応じたレンズ位置軌跡を示す曲線を、
ズームカムでのＷ、Ｍ、Ｔの位置と同じ回転位置を物体
距離∞として、また図中右側に向かって物体距離が近づ
いていくようにして、一本の曲線状に配置（Ｍ・∞で光
軸方向位置Ｆ１、Ｔ・∞で光軸方向位置Ｆ２）したもの
がフォーカスカムである。

【００５８】このとき、各焦点距離域でのレンズ位置曲
線とも、物体距離∞からの回転角が同じであれば、対応
する物体距離も同じになるようになっており、最短撮影
可能距離までの回転角は、各焦点距離域でθｆとなって
いる。しかしながら、この状態でのフォーカスカムは滑
らかな一本の曲線とは言い難い。

【００５９】また、図３（ｂ）に示す従来のフォーカス
カム最適化状態では、図３（ａ）の状態に対して、各焦
点距離でのＬ２群の∞からの回転角とレンズ移動軌跡は
そのままで、Ｍ、Ｔでのレンズ位置をずらして（Ｍ・∞
で回転方向位置θ３、光軸方向位置Ｆ３、Ｔ・∞で回転
方向位置θ３、光軸方向位置Ｆ４）配置することで、フ
ォーカスカムを滑らかな曲線にするとともに、ズームカ
ムにおけるＭでの回転方向位置も同じようにθ３にずら
し（光軸方向位置は変えず）、変倍動作時にズームカム
とフォーカスカムを回転方向に一体に回転させること
で、各焦点距離での合焦レンズ移動軌跡の設計値からの
ずれを充分小さい値に抑えることができるようになって
いる。

【００６０】このとき、ズーム補正カムは以下のように
決定される。Ｌ２群は、先に説明したように、ズーム補
正カムによるフォーカスカム全体の移動量と、フォーカ
スカムによるＬ２群の移動量の合成量だけ移動する。従
って、Ｌ２群の変倍動作での移動量（Ｗ・∞基準）を、
Ｍ・∞でＺ’１、Ｔ・∞でＺ’２とすると、ズーム補正
カムは、ＭでＨ１＝Ｚ’１−Ｆ３、ＴでＨ２＝Ｚ’２−
Ｆ４を通る曲線とすればよい。これにより、∞でのピン
ト変動だけでなく、全ての物体距離における焦点距離の
差によるレンズ移動量の差をメカ的に補正することが可
能となる（各焦点距離のフォーカスカム使用域での相対
回転速度では、∞からの回転角が同じであれば、物体距
離も同じであるから）。

【００６１】従来は、以上のような構成とすることで、
焦点距離の変化に伴なう合焦用レンズの移動量を自動的
に補正している。しかしながら、先にも述べたように、
特に高倍率ズームレンズ（概ね５倍以上の倍率を有する
ズームレンズ）の場合、ズームカムにおけるＭ位置で必
要とされる回転方向位置のずらし量が大きくなり、その
結果として、ＷとＴでのカムの傾きが大きく異なってき
てしまう（Ｂ≫Ａ）。このために、変倍動作時の操作ト
ルクの増大、急激な変化といった操作性での問題や、こ
の問題を解決するために、許容範囲を超えた変倍動作時
のピント変動を許容せざるを得ないといった問題が発生
する。

【００６２】一方、図３（ｃ）に示す本実施形態でのフ
ォーカスカム最適化状態では、図３（ｂ）の状態に対し
て、ズームカムにおけるＭでの回転方向位置をθ４（＞
θ３）とするとともに、変倍動作時におけるフォーカス
カム１３８ａ内のフォロア１４０ａの回転速度をＬ２群
の光軸方向位置（すなわち、焦点距離）に応じて変化さ
せる機構（キー部１４０ｂと非ストレートカム形状を有
するキー溝部１２７ａとの係合機構）を設けて、各焦点
距離におけるフォーカスカムの使用位置及び使用範囲を
補正している。これにより、従来と同じく合焦レンズ移
動軌跡の設計値からのずれを充分小さい値に抑えること
ができるだけでなく、ＷとＴでのズームカム１０８ｄの
傾きの極端な差を解消（Ｄ−Ｃ＜Ｂ−Ａ）することが可
能となっている。

【００６３】具体的には、フォーカスカム１３８ａの形
状を、Ｍ、Ｔでのレンズ位置が、Ｍ・∞で回転方向位置
θ５，光軸方向位置Ｆ５、Ｔ・∞で回転方向位置θ６、
光軸方向位置Ｆ６となるように配置し、これに合わせて
ズーム補正カム１０７ｃも、ＭでＨ３＝Ｚ’１−Ｆ５、
ＴでＨ４＝Ｚ’２−Ｆ６を通る曲線（回転方向位置はズ
ームカムと同じ）とすることで、∞でのピント変動だけ
でなく、全ての物体距離における焦点距離の差によるレ
ンズ移動量の差をメカ的に補正することが可能となって
いる。つまり、各焦点距離のフォーカスカム使用域での
相対回転速度では、フォーカスキーの∞からの回転角が
同じであれば、物体距離も同じになるように設定されて
いる。

【００６４】そして、本実施形態では、焦点距離に応じ
てフォーカスカム１３８ａ内のフォロア１４０ａの回転
速度を変化させる機構を、合焦動作時においてＬ２群を
回転させるためのフォーカスキー１２７のキー溝部１２
７ａを用いて構成しているため、既存の構成要素を用い
て、つまり複雑な機構を新たに設けることなく、フォー
カスカム最適化状態でのズームカム（１０８ｄ等）の移
動軌跡への影響を軽減することが可能となっている。

【００６５】しかも、各焦点距離における物体距離がフ
ォーカスキー１２７の回転角と対応しているため、物体
距離目盛の表示機構も、フォーカスキー１２７との連動
を利用すれば容易に構成することができる。

【００６６】また、キー溝部１２７ａの光軸方向からの
傾きによって、フォーカスカム１３８ａ内のフォロア１
４０ａの回転速度をＬ２群の光軸方向位置（すなわち、
焦点距離）に応じて、 θＷ＞θＴ＞θＭ となるように変化させることで、一般的な高倍率ズーム
レンズ（概ね５倍以上の倍率を有するズームレンズ）の
特徴（図３（ａ）でＴを基準とした滑らかなフォーカス
カムを想定した時に、Ｍでは移動量が大きくなり過ぎ、
Ｗでは逆に小さくなり過ぎる傾向がある）による、フォ
ーカスカム最適化状態でのズームカムの移動軌跡への影
響を軽減することができる。

【００６７】さらに、Ｌ２群のフォーカス移動軌跡とズ
ーム移動軌跡との差分を補正するための移動機構を、ズ
ームカムを有するカム筒１０８に形成した直進溝部１０
８ｅとズーム補正カム１０７ｃとで構成することで、複
雑な機構を設けることなく、フォーカスカム最適化によ
るズームカムの移動軌跡への影響を軽減している。

【００６８】なお、上記実施形態では、６群構成のレン
ズ系を用いた場合について説明したが、本発明はこれ以
外のレンズ系にも適用することができる。

【００６９】また、上記実施形態では、フォーカスカム
１３８ａの使用位置の移動が、焦点距離が広角側から望
遠側、物体距離が∞側から最短撮影距離側に変化してい
く時に同じとなるような場合について説明したが、逆方
向の組合せも可能である。

【００７０】また、特開平４−１８４４０５号公報にて
説明されているように、上記実施形態におけるカム筒１
０８を回転させながらインナーカム筒１３８と同じ軌跡
で移動するように構成し、カム筒１０８とインナーカム
筒１３８とを一体化して１つのカム筒とした場合にも、
本発明を適用することができる。

【００７１】さらに、本実施形態のものとカムとフォロ
アとの主従関係を逆にした場合、例えばＬ２保持枠（第
２のカム筒）１４０にフォーカスカム１３８ａを反転し
た形状のフォーカスカムを形成し、インナーカム筒（第
１のカム筒）１３８に上記フォーカスカムに係合するフ
ォロアを形成した場合（Ｌ２保持枠は回転しながらフォ
ロアを支点として、図１の構成と同じ軌跡で合焦のため
に移動する）にも、本発明を適用することができる。な
お、この場合でも、Ｌ２保持枠に、フォーカスキーのキ
ー溝部に係合するキー部を設けることができる。

【００７２】また、上記実施形態では、一眼レフ銀塩カ
メラ用の交換レンズについて説明したが、本発明のレン
ズ駆動装置は、上記交換レンズ以外のレンズ鏡筒、レン
ズ一体型の銀塩カメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ
その他の光学機器にも使用することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本願第１および第
２の発明によれば、焦点距離に応じて、合焦駆動カムと
合焦レンズ（第２のレンズ）に設けられたフォロアとの
係合位置の移動速度を変化させることができるので、各
焦点距離での合焦駆動カムと第２のレンズのフォロアと
の係合位置および係合範囲を簡単に補正することができ
る。

【００７４】また、本願第３の発明によれば、焦点距離
に応じて、合焦レンズ（第２のレンズ）を保持する第２
のカム筒に設けられた合焦駆動カムと第１のカム筒に設
けられたフォロアとの係合位置の移動速度を変化させる
ことができるので、各焦点距離での合焦駆動カムと第１
のカム筒のフォロアとの係合位置および係合範囲を簡単
に補正することができる。

【００７５】したがって、これら第１から第３の発明に
よれば、合焦駆動カムの最適化による変倍レンズ（第１
のレンズ）の移動軌跡（つまりは、変倍駆動カムの形
状）への影響を軽減することが可能となり、変倍動作の
操作性に悪影響を与えることなく、変倍動作時のピント
変動を充分小さい値に抑えることができる。

【００７６】そして、上記第１から第３の発明におい
て、上記相対回転速度を、広角域での相対回転速度＞望
遠域での相対回転速度＞中間域での相対回転速度の関係
が満たされるよう変化させるようにすれば、合焦レンズ
の移動軌跡の設計値からのずれを小さく抑えることがで
きるとともに、変倍駆動カムにおける広角域と望遠域で
の光軸回り方向に対する傾き差を小さくすることがで
き、広角域から望遠域にかけて操作トルクの急激な変化
が生じるのを抑えることができる。

【００７７】また、レンズ駆動装置に、第２のレンズ若
しくはレンズ保持筒に設けられたフォロアに係合するキ
ー溝部が形成され、合焦動作時に回転してキー溝部とフ
ォロアとの係合により回転停止しているカム筒に対して
第２のレンズ若レンズ保持筒を回転駆動する合焦駆動部
材が設けられている場合には、上記キー溝部を少なくと
もその一部が光軸と平行でない非ストレートカム形状に
形成することによって変速機構を構成することにより、
既存の構成要素を用いて簡単に変速機構を構成すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である一眼レフカメラ用交換
レンズの断面図。

【図２】上記交換レンズのレンズ移動機構の広角側にお
ける展開図。

【図３】上記実施形態と従来例とのフォーカスカム最適
化の比較説明図。

【符号の説明】

１０１ マウント １０２ 固定筒 １０３ 外装環 １０７ 案内筒 １０８ カム筒 １０９ Ｌ３保持枠 １１０ Ｌ４保持枠 １１１ 振れ補正ユニット １１２ 直進筒 １１７ 電磁絞りユニット １１８ Ｌ６保持枠 １２２ フィルター枠 １２３ Ｌ１保持枠 １２５ フォーカスユニット １２７ フォーカスキー １３８ インナーカム筒 １４０ Ｌ２保持枠

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変倍動作時に合焦のためのレンズ駆動を
   行うレンズ駆動装置において、 変倍駆動カムを有し、変倍動作時に回転して前記変倍駆
   動カムによる第１のレンズの光軸方向駆動を行う第１の
   カム筒と、 合焦駆動カムを有し、前記第１のカム筒に連動して回転
   して前記合焦駆動カムによる第２のレンズの光軸方向駆
   動を行いながら光軸方向に移動する第２のカム筒と、 焦点距離に応じて前記第２のレンズと前記第２のカム筒
   との相対回転速度を変化させるとともに、合焦動作時の
   前記第２のレンズの回転速度を変化させる変速機構とを
   有することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 【請求項２】 変倍動作時に、前記変速機構によって前
   記第２のレンズと前記第２のカム筒との相対回転速度が
   変化することにより、 前記合焦駆動カムと前記第２のレンズに設けられたフォ
   ロアとの係合位置の移動速度が変化することを特徴とす
   る請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 【請求項３】 変倍動作時に、前記変速機構が、 焦点距離に応じて光軸方向に移動する前記第２のレンズ
   を回転させるとともにこの第２のレンズの回転速度およ
   び回転方向の少なくとも一方を変化させることにより前
   記第２のレンズと前記第２のカム筒との相対回転速度を
   変化させるように構成されていることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 【請求項４】 前記第２のレンズに設けられたキーフォ
   ロアに係合するキー溝部を有し、合焦動作時に回転して
   前記キー溝部と前記キーフォロアとの係合により回転停
   止している前記第２のカム筒に対して前記第２のレンズ
   を回転駆動する合焦駆動部材を有しており、 前記変速機構が、 前記キー溝部を、少なくとも一部が光軸と平行でない非
   ストレートカム形状に形成することにより構成されてい
   ることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
5. 【請求項５】 前記変速機構が、変倍動作および合焦動
   作のうち少なくとも一方の動作時に、焦点距離に応じて
   前記第２のレンズと前記第２のカム筒との相対回転速度
   を、 広角域での相対回転速度＞望遠域での相対回転速度＞中
   間域での相対回転速度の関係を満たすように変化させる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレ
   ンズ駆動装置。
6. 【請求項６】 回転する前記第２のカム筒を光軸方向に
   移動させる機構として、 固定筒に設けられたカム筒駆動カムと、前記第１のカム
   筒に光軸方向に延びるよう形成された直進溝部と、前記
   第２のカム筒に設けられ、これらカム筒駆動カムおよび
   直進溝部とに係合するフォロアとにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレ
   ンズ駆動装置。
7. 【請求項７】 変倍動作時に合焦のためのレンズ駆動を
   行うレンズ駆動装置において、 変倍駆動カムおよび合焦駆動カムを有し、変倍動作時に
   回転して前記変倍駆動カムによる第１のレンズの光軸方
   向駆動および前記合焦駆動カムによる第２のレンズの光
   軸方向駆動を行いながら光軸方向に移動するカム筒と、 焦点距離に応じて前記第２のレンズと前記カム筒との相
   対回転速度を変化させるとともに、合焦動作時の前記第
   ２のレンズの回転速度を変化させる変速機構とを有する
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
8. 【請求項８】 変倍動作時に、前記変速機構によって前
   記第２のレンズと前記第２のカム筒との相対回転速度が
   変化することにより、 前記合焦駆動カムと前記第２のレンズに設けられたフォ
   ロアとの係合位置の移動速度が変化することを特徴とす
   る請求項７に記載のレンズ駆動装置。
9. 【請求項９】 変倍動作時に、前記変速機構が、 焦点距離に応じて光軸方向に移動する前記第２のレンズ
   を回転させるとともにこの第２のレンズの回転速度およ
   び回転方向の少なくとも一方を変化させることにより前
   記第２のレンズと前記カム筒との相対回転速度を変化さ
   せるように構成されていることを特徴とする請求項７又
   は８に記載のレンズ駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記第２のレンズに設けられたキーフ
    ォロアに係合するキー溝部を有し、合焦動作時に回転し
    て前記キー溝部と前記キーフォロアとの係合により回転
    停止している前記カム筒に対して前記第２のレンズを回
    転駆動する合焦駆動部材を有しており、 前記変速機構が、 前記キー溝部を、少なくとも一部が光軸と平行でない非
    ストレートカム形状に形成することにより構成されてい
    ることを特徴とする請求項９に記載のレンズ駆動装置。
11. 【請求項１１】 前記変速機構が、変倍動作および合焦
    動作のうち少なくとも一方の動作時に、焦点距離に応じ
    て前記第２のレンズと前記カム筒との相対回転速度を、 広角域での相対回転速度＞望遠域での相対回転速度＞中
    間域での相対回転速度の関係を満たすように変化させる
    ことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の
    レンズ駆動装置。
12. 【請求項１２】 変倍動作時に合焦のためのレンズ駆動
    を行うレンズ駆動装置において、 変倍駆動カムを有し、変倍動作時に回転して前記変倍駆
    動カムによる第１のレンズの光軸方向駆動を行う第１の
    カム筒と、 第２のレンズを保持するとともに合焦駆動カムを有し、
    この合焦駆動カムと回転する前記第１のカム筒に連動し
    て回転するフォロアとの係合作用により光軸方向に駆動
    される第２のカム筒と、 焦点距離に応じて前記第２のカム筒と前記第１のカム筒
    との相対回転速度を変化させるとともに、合焦動作時の
    前記第２のカム筒の回転速度を変化させる変速機構とを
    有して構成されており、 前記変速機構が、変倍動作および合焦動作のうち少なく
    とも一方の動作時に、前記第２のカム筒と前記第１のカ
    ム筒との相対回転速度を、 広角域での相対回転速度＞望遠域での相対回転速度＞中
    間域での相対回転速度の関係を満たすように変化させる
    ことを特徴とするレンズ駆動装置。
13. 【請求項１３】 変倍動作時に、前記変速機構によって
    前記第２のカム筒と前記第１のカム筒との相対回転速度
    が変化することにより、 前記合焦駆動カムと前記第１のカム筒のフォロアとの係
    合位置の移動速度が変化することを特徴とする請求項１
    ２に記載のレンズ駆動装置。
14. 【請求項１４】 変倍動作時に、前記変速機構が、 焦点距離に応じて光軸方向に移動する前記第２のカム筒
    を回転させるとともにこの第２のカム筒の回転速度およ
    び回転方向の少なくとも一方を変化させることにより前
    記第２のカム筒と前記第１のカム筒との相対回転速度を
    変化させるように構成されていることを特徴とする請求
    項１２又は１３に記載のレンズ駆動装置。
15. 【請求項１５】 前記第２のカム筒に設けられたキーフ
    ォロアに係合するキー溝部を有し、合焦動作時に回転し
    て前記キー溝部と前記キーフォロアとの係合により回転
    停止している前記第１のカム筒に対して前記第２のカム
    筒を回転駆動する合焦駆動部材を有しており、 前記変速機構が、 前記キー溝部を、少なくとも一部が光軸と平行でない非
    ストレートカム形状に形成することにより構成されてい
    ることを特徴とする請求項１４に記載のレンズ駆動装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１から１５のいずれかに記載の
    レンズ駆動装置を備えたことを特徴とする光学機器。