JP2006284730A - ズームレンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱する特性を有する光学系を用いることができるズームレンズ装置を提供する。
【解決手段】 モータ２からの駆動力は間欠伝達機構Ｃとしてのゼネバ機構Ｆを介して間欠的にズーム機構Ｄに伝達され、第１のカム９および第２のカム２３により第１、第２レンズ群１１，１２を光軸Ｚ方向に間欠的に移動させてステップズームを実現する。一方、モータ２からの駆動力はフォーカス機構Ｅにも伝達され、間欠伝達機構Ｃの原動車４の回転によりカム面８に当接した第１のカム９は光軸Ｚ方向に移動し、第１レンズ群１１を光軸Ｚ方向に移動させフォーカスを実現する。フォーカス動作の際、ゼネバ機構Ｆは動力を伝達しない状態とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のレンズ群から構成されカメラなどに搭載されるズームレンズ装置に関し、詳しくは、レンズ群の位置がステップ状に変化するズーム機構を備えているズームレンズ装置に関するものである。

複数のレンズ群が短焦点距離の位置（ワイド位置）と長焦点距離の位置（テレ位置）との間で移動するようにしたカメラに実装され、複数の焦点距離が選択されるいわゆるステップズーム機構を備えた多焦点倍率切換鏡胴が特許文献１に開示されている。この多焦点倍率切換鏡胴は、回転筒内に固定筒が挿入され、この固定筒内に前群レンズを保持した第１の移動筒と後群レンズを保持した第２の移動筒とが挿入されている。

前記回転筒には、第１および第２の移動筒をそれぞれ案内するための前群レンズ用の変倍用カム溝と後群レンズ用の変倍用カム溝が形成されている。前記固定筒には、変曲部を有する焦点調節用カム溝と、第１の移動筒を案内するガイド溝が形成されている。この前群レンズ用の変倍用カム溝とガイド溝とに係合するカムピンが第１の移動筒に形成され、また、後群レンズ用の変倍用カム溝と焦点調節用カム溝とに係合するカムピンが第２の移動筒に形成されている。

さらに、前記回転筒の後端部の外周面には、ギア部が設けられ、モータの駆動により、回転筒が光軸を回転軸として回転するようにされている。この回転筒の回転操作により、変倍と焦点調節とが同時に行われる。

すなわち、回転筒が繰出し側に僅かに回転すると、第１の移動筒は固定筒のガイド溝に沿って直線的に移動するが、第２の移動筒は焦点調節用カム溝の変曲部において屈曲移動し、光軸方向の移動量が第１の移動筒よりも小さくなる。この間において、レンズ系の倍率に変化がなく、ワイドの状態のまま無限大距離から至近距離までの焦点調節が行われる。このような変曲部を焦点調整用カム溝に複数設けることにより、各変曲部における各倍率においてそれぞれ焦点調節を行えるようにしている。

以上の多焦点倍率切換鏡胴におけるステップズームの発想を用いて、以下のようなカムを備えたズームレンズ装置が考えられる。

このズームレンズ装置は、図８に示すように、駆動源である一つのモータ６１、円柱状の回転軸６２に突設された螺旋状のリブによって形成されるカム６３、撮像素子６４上の光軸Ｏに配列されるレンズ系Ｈなどを備えている。

モータ６１の回転軸とカム６３の回転軸には、歯車（以下、「第１の歯車」、「第３の歯車」という。）６５，６６が取り付けられている。第１と第３の歯車６５，６６は、中間歯車（以下、「第２歯車」という。）６７と噛み合って、回転力が伝達される。

そして、カム６３の外側（図面において左側）の面がズーム用カム面６８とされ、奥側（図面において右側）の面がフォーカス用カム面６９とされている。ズーム用カム面６８には、複数（ここでは５つ）の平坦部と傾斜部とが交互に形成されている。フォーカス用カム面６９は傾斜部のみ形成されている。

そして、レンズ系Ｈは、光軸Ｏに外側から奥側へ第１レンズ群７１、第２レンズ群７２、第３レンズ群７３が配列され、第３レンズ群７３と撮像素子６４とが対向している。第２レンズ群７２の役割は、主としてレンズ系Ｈの焦点距離の変更（ズーム動作）であり、第３レンズ群７３の役割は、主としてレンズ系Ｈの結像位置の調節、すなわち、撮像素子６４への合焦（フォーカス動作）である。

第１レンズ群７１は、移動しない保持枠（図示せず）に保持されている。第２レンズ群７２と第３レンズ群７３は、それぞれ光軸Ｏと同じ方向に個別に移動する保持枠（以下、「第２の保持枠」、「第３の保持枠」という。）７４，７５に保持されている。

この第２の保持枠７４と第３の保持枠７５には一対のガイド軸７６，７６が貫通し、両保持枠７４，７５がガイド軸７６，７６に案内されて移動する。そして、第２の保持枠７４に設けられたズーム用フォロア部７７は、図示しないばねなどによりズーム用カム面６８に接合されており、また、第３の保持枠７５に設けられたフォーカス用フォロア部７９は、図示しないばねなどによりフォーカス用カム面６９に接合されている。

このズームレンズ装置は、以上のように構成され、次に、動作について図９をも併せて参照しながら説明する。モータ６１が回転すると、この駆動力が第１、第２、第３の歯車６５，６７，６６によってカム６３の回転軸６２に伝達され、カム６３が回転する。すると、ズーム用フォロア部７７とズーム用カム面６８との接合部およびフォーカス用フォロア部７９とフォーカス用カム面６９との接合部が光軸Ｏと同じ方向に沿って外方向または奥方向に移動する。

ただし、ズーム用カム面６８は、平坦部と傾斜部とが交互に形成されているため、ズーム用フォロア部７７は、図９の実線で示すように、平坦部上を移動している間は、外方向へ移動せず、傾斜部上を移動している間のみ外方向へ移動する。したがって、ズーム用フォロア部７７および第２レンズ群７２がステップ状に移動し、ズーム動作が行われる。

一方、フォーカス用カム面６９は、傾斜部のみで形成されているため、フォーカス用フォロア部７９は、図９の破線で示すように連続して外方向に移動する。したがって、モータ６１が回転し続け、また、カム６３が回転し続けても、ズーム用カム面６８の平坦部にズーム用フォロア部７７が接合し、第２レンズ群７２が停止している間に第３レンズ群７３が移動することにより、フォーカス動作が行われる。このように、このズームレンズ装置によれば、一つのモータ６１によってズームとフォーカスの両方の動作が行われる。
特開平９−３２９７３３号公報

上記従来例は、ズーム機構の運動に対してフォーカス機構の運動が略追従するような光学設計に基づくズームレンズ系を用いることを前提としている。その上で、大局的にズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てているのである。

しかしながら、フォーカス運動の軌跡がズーム運動に追従する軌跡から大きく逸脱する、言い換えればフォーカス運動の軌跡とズーム運動の軌跡との独立性が高い特性を有する光学設計に基づくズーム光学系の場合は、従来例の構成を適用して実用に好適なステップズーム動作を実現することは難しい。

例えば、フォーカス運動を結像面側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系では、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれに略追従することが多い。対してフォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系では、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱する場合が多い。よって後者のズーム光学系には従来例の構成を用いてステップズームレンズ装置を構成することが難しくなる。

ところで、後者のズーム光学系は、前者に比べてフォーカス運動の移動量が大きくなる場合が多く、前者ほど高い設計精度を満たさなくてもフォーカスの精度を維持しやすいなどの設計上のメリットを持っている。にもかかわらず、上記したような問題があるため、このようなズーム光学系を採用して高品質なズームレンズ装置を提供することがなかなかできなかった。

したがって、本発明は、例えばフォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系のように、品質向上に有効でありながら、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱する特性を有する光学系を用いることができるズームレンズ装置を提供することを課題とする。

本発明のズームレンズ装置は、複数のレンズ群を光軸に配列したレンズ系と、一つ以上のレンズ群を光軸と同じ方向に移動させることによりレンズ系の焦点距離を変更しかつ複数の所定の焦点距離にて該一つ以上のレンズ群の移動を一定期間停止させる一つ以上のズーム機構と、前記ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることにより一つ以上のレンズ群を光軸と同じ方向に移動させレンズ系の結像位置を調節するフォーカス機構と、一つの駆動源から前記フォーカス機構および前記ズーム機構に駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを備え、前記ズーム機構が前記一つ以上のレンズ群を停止させる状態にある期間において、前記フォーカス機構は前記ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることを特徴としている。

この構成によれば、ズーム機構が一つ以上のレンズ群を停止している状態と移動させる状態とを繰り返すようにステップ状に光軸と同じ方向に移動させていわゆるステップズームの動作を実現しているとともに、かかるステップズームにおける各ズームステップ（停止状態）において、フォーカス機構は、ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることでフォーカス調整を行うようにしている。すなわち、従来例のようにズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てるのに比べて、フォーカス運動をズーム運動に対して独立性の高い動きに対応させることが可能となる。したがって、このズームレンズ装置によれば、例えばフォーカス運動のためのレンズの移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いた場合でも、各ズームステップにおけるフォーカス調整に対応できるため、あらゆるレンズ設計に対応したステップズーム装置を提供することが可能になる。とくに、フォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系を用いた場合、一般にフォーカス運動量が大きいため精度を維持しやすく、ズームレンズ装置の品質向上に有効となる。また、ズーム機構、フォーカス機構ともに一つの駆動源にて駆動可能であるため装置の小型化にも有利である。

また、前記ズーム機構は、間欠伝達機構を介して前記駆動源からの駆動力を間欠的に伝達されていてもよい。この構成によれば、上記作用・効果に加えて、間欠伝達機構によりズーム機構の動作を間欠的に停止させることができるので、最終的にズーム運動を間欠的に停止させることができ、上記と同様の作用・効果を奏することができる。また、間欠伝達機構を用いることで、例えばズーム機構がカムをトレースするものであるとき、従来例のようにカムに平坦部を設ける必要がなくなり、小型化を図ることができる。

また、前記ズームレンズ装置において、前記間歇伝達機構は、ゼネバ機構であることが好ましい。

ゼネバ機構は、原動車と従動車とが組み合わされ、原動車には、円弧状凸部が形成されるとともに、この円弧状凸部よりも外側に一つのピンが設けられたものであり、一方、従動車は、前記円弧状凸面と係合する円弧状凹面と、前記ピンが係入する複数の放射状溝が形成されたものである。一つの駆動源の駆動力が原動車に伝達され、回転している原動車のピンが従動車の放射状溝内に係入している間のみ従動車が回転し、ピンが放射状溝から外れると従動車が停止する。

したがって、このズームレンズ装置によれば、上記した作用・効果に加えて、間歇伝達機構がゼネバ機構により構成されているため、簡単な構成でありながら多くのステップ数に対応でき、ズームレンズとしての使い勝手を犠牲にすることなく小型化を図る上で有利となる。

また、前記ズームレンズ装置において、前記間歇伝達機構は、パラレルインデックスカム機構であってもよい。

パラレルインデックスカムは、原動車と従動車とが組み合わされ、原動車は、板カムに膨出部を形成したものであり、従動車は、前記板カムと接合する複数のピンを円盤に同心円状に突設したものである。一つの駆動源の駆動力が原動車に伝達され、原動車の膨出部が従動車のピンに回転力を付与している間のみ従動車が回転し、膨出部がピンから外れると従動車が停止する。

したがって、このズームレンズ装置によれば、上記した作用・効果に加えて、間歇伝達機構がパラレルインデックスカム機構により構成されているため、簡単な構成でありながらカム機構の遊びを少なくでき、より高精度なズーム動作を行う上で有利となる。

以上のように、本発明のズームレンズ装置によれば、ズーム機構が一つ以上のレンズ群を停止している状態と移動させる状態とを繰り返すようにステップ状に光軸と同じ方向に移動させていわゆるステップズームの動作を実現しているとともに、かかるステップズームにおける各ズームステップ（停止状態）において、フォーカス機構は、ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることでフォーカス調整を行うようにしている。すなわち、従来例のようにズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てるのに比べて、フォーカス運動をズーム運動に対して独立性の高い動きをさせることが可能となる。したがって、このズームレンズ装置によれば、例えばフォーカス運動のためのレンズの移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いた場合でも、各ズームステップにおいてフォーカス調整が可能となり、あらゆるレンズ設計に対応したステップズーム装置を提供することが可能になる。とくに、フォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系を用いた場合、一般にフォーカス運動量が大きいため精度を維持しやすく、ズームレンズ装置の品質向上に有効となる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。

このズームレンズ装置は、レンズ系Ａ、駆動力伝達手段Ｂ、間欠伝達機構Ｃ、ズーム機構Ｄおよびフォーカス機構Ｅを備えている。

レンズ系Ａは、被写体側（図１において左側）から撮像面側（図１において右側）にかけて光軸Ｚ上に配列された第１レンズ群１１、第２レンズ群１２、そして第３レンズ群１３から構成されており、第３レンズ群１３が撮像素子２０と対向し、移動しない保持枠（図示せず）に保持されている。第１レンズ群１１と第２レンズ群１２は、それぞれ個別に移動する第１の保持枠１４と第２の保持枠１５に保持されている。この第１と第２の保持枠１４，１５には、一対のガイド軸１６，１６が貫通し、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２がこのガイド軸１６に規制されて光軸Ｚ上に移動するようになっている。

第１レンズ群１１と第２レンズ群１２とが移動することにより、レンズ系Ａは、焦点距離の変更（ズーム動作）と、レンズ系Ａの結像位置の調節、すなわち、撮像素子２０への合焦（フォーカス動作）とを行う。そして、第２レンズ群１２が主としてズーム動作の役割を担い、第１レンズ群１１が主としてフォーカス動作の役割を担うよう、各レンズ群の光学的設計がなされている。このとき、第１レンズ群１１及び第２レンズ群１２がズームする時、すなわち焦点距離が変化する時、各々の光軸方向位置の軌跡の一例を示すと、例えば図２に示すようになる。

図中、破線は最近接に対して結像する第１レンズ群１１の位置、一点鎖線は、無限遠に対して結像する第１レンズ群１１の位置、実線は、第２レンズ群１２の移動軌跡である。つまり、上記のようなレンズ系Ａの設計の場合、フォーカス運動を被写体側に近い第１レンズ群１１の移動で行っており、フォーカス運動のためのレンズの移動軌跡がズーム運動のそれとは大きく異なっている。

図１に示すように、駆動力伝達手段Ｂは、歯車列３、最終段の歯車３１などからなり、一つの駆動源であるモータ２からの駆動力を、歯車列３を介して最終段の歯車３１に伝達する。最終段の歯車３１は原動車４と一体で回転可能となっており、モータ２からの駆動力はこの原動車４を介して間欠伝達機構Ｃに伝達される。

間欠伝達機構Ｃは、ゼネバ機構Ｆで構成される。ゼネバ機構Ｆは、原動用シャフト４１に取り付けられる原動車４と、従動用シャフト５１に取り付けられる従動車５とを組み合わせて構成される。

原動車４には、図４に示すように、円弧状凸部４２と円弧状凹部４３とからなる突出部４４が形成され、さらに、円弧状凹部４３よりも外側にピン７が設けられている。一方、従動車５は、従動用シャフト５１に固定される円盤５２に前記円弧状凸部４２と係合する円弧状凹面５３と、前記ピン７が係入する複数（図面においては５本であるが、５本に限定するものではない。）の放射状溝５４，５４…を一定の角度θで形成したものである。

図１に示すように、前記最終段の歯車３１が回転すると、原動用シャフト４１が回転する。すると、原動車４のピン７が連続して回転する。しかし、従動車５は、ピン７が放射状溝５４内に係入している間のみ回転する。すなわち、従動車５は間欠的に回転する。このような間欠伝達機構Ｃからの駆動力はズーム機構Ｄに伝達される。

ズーム機構Ｄは、第１のカム９と、第２のカム２３と、第１レンズ群１１の第１の保持枠１４に設けられたカムフォロワ１７と、第２レンズ群１２の第２の保持枠１５に設けられたカムフォロワ１８とで構成される。

第１のカム９にはカム面２１が形成されており、カム面２１にはレンズ系の第１レンズ群１１のカムフォロワ１７が接触している。接触は図示しないばねにより適切な押圧力で維持されている。

第１のカム９と軸を同じくして第２のカム２３が配置されている。第２のカム２３は従動用シャフト５１のまわりに回転可能である一方、軸方向には移動不可能に構成されている。また第１のカム９と第２のカム２３とはキー２４とキー溝２５により嵌合しており、第１のカム９の回転トルクが第２のカム２３に伝達されるように構成されている。このキー２４とキー溝２５との嵌合は、第１のカム９が軸方向に移動しても外れないようになっている。

第２のカム２３にはカム面２６が形成されている。カム面２６にはレンズ系の第２レンズ群１２のカムフォロワ１８が接触している。接触は図示しないばねにより適切な押圧力で維持されている。

また、モータ２からの駆動力は、原動車４を介してフォーカス機構Ｅにも伝達される。

フォーカス機構Ｅは、図中右の側面にカム面８が形成された原動車４と、第１レンズ群１１のカムフォロワ１７と、第１のカム９とで構成される。

カム面８は、図３に示すように、円周方向にＶ字型あるいはＵ字型を描いて初期位置に戻る形状に形成されている。このようなカム面８が設けられた原動車４の斜視図を図３に示す。

第１のカム９は従動車５と一体となって回転・移動するよう構成されており、典型的には第１のカム９は従動車５の一部分を形成する。第１のカム９はその左端における接触点Ｐにて原動車４のカム面８に接触するよう配置されている。接触は図示しないばねにより適切な押圧力で維持されている。第１のカム９およびそれと一体もしくはその一部分をなす従動車５は、従動用シャフト５１のまわりに回転可能であり、かつ従動用シャフト５１に対して軸方向に平行移動可能に構成されている。

本実施の形態の動作について以下に説明する。

モータ２が図のＸ方向の視線で反時計回り方向（ＣＣＷ）に回転するとする。回転は歯車列３へ伝わり、最終段の歯車３１および原動車４がＣＣＷに回転する。このとき、原動車４の回転動作は前記した間欠伝達機構Ｃにより間欠的に従動車５に伝達される。ここで、原動車４と従動車５との回転関係を図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。

すなわち、図４（ａ）に示すように、原動車４が反時計方向ＣＣＷに回転し、ピン７がある放射状溝５４から隣の放射状溝５４に係入するまでの間は、従動車５は停止している。したがって、第１のカム９および第２のカム２３ともに回転せず、それぞれのカムに接触するレンズ系の第１レンズ群１１および第２レンズ群１２はズーム動作を停止した状態となる。

続いて、図４（ｂ）に示すように、回転している原動車４に設けられたピン７が放射状溝５４内に係入し、図４（ｃ）に示すように、ピン７が放射状溝５４から抜け出るまでの間、従動車５が時計方向ＣＷに角度θだけ回転する。この間、従動用シャフト５１も角度θだけ回転し、この回転によって第１のカム９および第２のカム２３も角度θだけ回転し、それぞれのカムに接触するレンズ系の第１レンズ群１１および第２レンズ群１２がカム面の曲線で定義される所定量だけ光軸方向に移動する。すなわち、１ステップ分だけズーム動作が進むことになる。

続いて、図４（ｃ）に示すように、ピン７が放射状溝５４から外れ、隣の放射状溝５４に係入するまでの間も、前記と同様、原動車４のみ回転し、従動車５は回転しない。したがって、この間においても、第１のカム９および第２のカム２３ともに回転せず、ズーム動作は停止した状態となる。

以上により、モータ２から供給される連続的な回転運動は、回転運動期間と回転停止期間とを繰り返す間欠運動に変換されて、第１のカム９および第２のカム２３に伝達される。

一方、図１に示すように、第１のカム９の図示左端が原動車４のカム面８に接触するよう配置されているため、原動車４の回転に伴って両者の接触点位置Ｐがカム面８に沿って変位し、第１のカム９は軸方向に移動する。

先述のようにカム面８は円周方向にＶ字型あるいはＵ字型を描いて初期位置に戻る形状をなしているので、原動車４の回転に伴って第１のカム９は軸方向に一往復の平行移動をすることになる。そして、ピン７の位置を基準としてカム面８の軸まわりの形成角度を適切に設計し、ピン７が従動車５の５つの放射状溝５４のいずれかに噛み合っている期間では第１のカム９は軸方向には移動せず、５つの放射状溝５４のいずれとも噛み合わない期間においてのみ軸方向に一往復の移動をするように構成する。以下、このような第１のカム９の軸方向の移動の様子を図５（ａ）〜（ｅ）に模式的に示す。

すなわち、図５（ａ）に示すように、原動車４のピン７が従動車５に係合し駆動力を伝達する状態にあるとき、原動車４はカム面８における前記したＶ字型あるいはＵ字型の部分以外で当接しており、従動車５および第１のカム９は軸方向に移動しないようになっている。このとき、第１レンズ群１１は単独で移動せずフォーカス動作は行われないが、従動車５に駆動力が伝達されるため第１のカム９および第２のカム２３には回転駆動力が伝達されズーム動作が行われる。

続いて、図５（ｂ）に示すように、原動車４のピン７が従動車５から外れ、従動車５に回転駆動力を伝達しない状態になると、第１のカム９は原動車４のカム面８のＶ字型あるいはＵ字型の部分に沿って図中左方向に移動を開始する。このとき、第１レンズ群１１が単独で図中左方向に移動を開始しフォーカス動作を開始する。一方、従動車５には回転駆動力が伝達しないので、ズーム動作は停止する。

続いて、図５（ｃ）に示すように、引き続き原動車４のピン７は従動車５から外れた状態で、第１のカム９は原動車４のカム面８のＶ字型あるいはＵ字型の部分の谷部に到達し図中左端に到達する。このとき、第１レンズ群１１はフォーカス動作における最左端まで移動する。一方、従動車５には回転駆動力が
伝達しない状態なのでズーム動作は停止したままである。

続いて、図５（ｄ）に示すように、引き続き原動車４のピン７は従動車５から外れた状態で、第１のカム９は原動車４のカム面８の前記Ｖ字型あるいはＵ字型の部分をこえて初期位置に戻り、図中右端に戻る。このとき、第１レンズ群１１はフォーカス動作における最右端まで戻る。一方、従動車５には回転駆動力が伝達しない状態なのでズーム動作は停止したままである。

続いて、図５（ｅ）に示すように、原動車４のピン７が従動車５に再び係合し、従動車５に駆動力を伝達する状態となるとともに、第１のカム９は原動車４のカム面８のＶ字型あるいはＵ字型の部分以外で当接し、従動車５および第１のカム９は軸方向に移動しなくなる。このとき、第１レンズ群１１は単独で移動せずフォーカス動作は行われなくなり、一方で従動車５に駆動力が伝達されるため第１のカム９および第２のカム２３には回転駆動力が伝達されズーム動作が開始される。

以上の動作に基づく第１レンズ群１１および第２レンズ群１２の移動軌跡を図６に示す。本図は、モータ２の総回転角度を横軸にとって描いたものであり、横軸のｑ１，ｑ３，ｑ５，ｑ９は、図４（ａ）におけるピン７の実線で示した位置を表し、ｑ２，ｑ４，ｑ６，ｑ８は、図４（ａ）におけるピン７の破線で示した位置を表す。また、図中において、破線は最近接に対して結像する第１レンズ群１１の位置、一点鎖線は無限遠に対して結像する第１レンズ群１１の位置、実線は第１レンズ群１１の移動軌跡、二点鎖線は第２レンズ群１２の移動軌跡を示す。

区間Ｆ１〜Ｆ５がそれぞれ第１のカム９および第２のカム２３が回転せず第１のカム９のみ平行往復運動する区間であり、一方区間Ｚ１〜Ｚ４がそれぞれ第１のカム９および第２のカム２３が回転運動する区間である。すなわち、区間Ｆ１〜Ｆ５が各ズームステップに相当し、区間Ｚ１〜Ｚ４が隣接するステップ間への移行期間に相当する。

第２レンズ群１２が間欠伝達機構Ｃにより図中二点鎖線のようにステップ状に移動するとき、最近接、無限遠のそれぞれに対して結像する理論上の第１レンズ群１１の位置はそれぞれ図示の破線、一点鎖線のようになる。

ここで、原動車４上のカム面８の形状を上記のように適切に形成すれば、図中実線で示すとおり、区間Ｆ１〜Ｆ５の各々において、第１レンズ群１１の軌跡が無限遠への結像に対応する位置Ｐｆ［ｉ］・Ｐｆ［ｉ］’（１≦ｉ≦５）から、最近接への結像に対応する位置Ｐｎ［ｉ］・Ｐｎ［ｉ］’（１≦ｉ≦５）までの範囲を包含するように構成可能である。ゆえにその構成によって、各ズームステップにおいて、第１レンズ群１１のみを移動させてフォーカス動作を実現できることになる。

なお、各ズームステップにおけるフォーカス動作は、Ｐｎ［ｉ］〜Ｐｆ［ｉ］ （１≦ｉ≦５）の範囲を使っても良いし、あるいはＰｎ［ｉ］’〜 Ｐｆ［ｉ］’ （１≦ｉ≦５）の範囲を使っても良いし、またあるいはその両方を使っても差し支えない。

本実施の形態の制御について説明する。レンズ系の第２レンズ群１２の近傍にはセンサ３４が設置されており、第２レンズ群１２の移動量はセンサ３４により検出され、コントローラ３２に送られる。コントローラ３２はその検出移動量を監視し、電源３３から供給される電力を用いてモータ２を駆動制御する。なおセンサ３４の設置場所は必ずしもこれに限るものではなく、例えば第１のカム９あるいは第２のカム２３の回転角を検出する位置に設置することでも同等の効果を得ることができる。

なお、これまでの説明ではモータの回転をＣＣＷ方向としたが、もちろん、逆のＣＷ方向の回転でも動作は同様である。

以上のズームレンズ装置によれば、ズーム機構Ｄが第１レンズ群１１および第２レンズ群１２を停止している状態と移動させる状態とを繰り返すようにステップ状に光軸と同じ方向に移動させていわゆるステップズームの動作を実現しているとともに、かかるステップズームにおける各ズームステップにおいて、フォーカス機構Ｅは、第１のカム９を光軸と同じ方向に移動させることでフォーカス調整を行うようにしている。すなわち、従来例のようにズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てるのに比べて、フォーカス運動をズーム運動に対して独立性の高い動きに対応させることが可能となる。したがって、このズームレンズ装置によれば、例えばフォーカス運動のための各レンズ群の移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いた場合でも、各ズームステップにおいてフォーカス調整が可能となり、あらゆるレンズ設計に対応したステップズーム装置を提供することが可能になる。とくに、フォーカス運動を被写体側に近い第１レンズ群１１の移動により行っており、一般にフォーカス運動量が大きいため精度を維持しやすく、ズームレンズ装置の品質向上に有効となる。

（実施の形態２）
次に、本発明に係るズームレンズ装置の実施の形態２について図７を参照しながら説明する。この実施の形態２は、間欠伝達機構Ｃが図７に示すようなパラレルインデックスカム機構Ｇであることを特徴としている。他の構成は、前記実施の形態１におけるズームレンズ装置と同じである。

パラレルインデックスカム機構Ｇは、原動車４０と従動車５０とが組み合わされ、原動車４０は、板カム４６に膨出部４７を形成したものであり、従動車５０は、前記板カム４６と接合する複数のピン（図面では４本であるが、本数は限定するものではない。）４８，４８…を円盤４９に同心円状に突設したものであり、膨出部４７がピン４８に回転力を付与することにより、従動車５０が回転するようにされている。この原動車４０が原動用シャフト４１に固定され、従動車５０が従動用シャフト５１に固定される。

他の構成は、実施の形態１と同じであるため、次に動作について説明する。モータ２が回転することにより、駆動力が歯車列３を経由して最終段の歯車３１へと伝達され、原動用シャフト４１が回転することにより、原動車４０が連続して回転する。

そして、原動車４０の膨出部４７が従動車５０のピン４８に回転力を付与している間のみ従動車５０が回転し、膨出部４７がピン４８から外れると従動車５０が停止する。従動車５０が回転しているときは、ズーム機構Ｄが作動し、第１レンズ群１１および第２レンズ群１２が移動することによってズーム動作が行われる。

従動車５０が停止しているときは、ズーム機構Ｄも停止し、第１レンズ群１１および第２レンズ群１２も停止する。このように第１レンズ群１１および第２レンズ群１２は、パラレルインデックスカム機構Ｇによってステップ状に移動する。一方、この間、フォーカス機構Ｅが第１のカム９を軸方向に作動させ、第１レンズ群１１を移動させることにより、フォーカス動作が行われる。

以上より、このズームレンズ装置では、パラレルインデックスカム機構Ｇによって間欠伝達機構Ｃが構成されることによって上記実施の形態１と同様の作用・効果を奏することができ、また、間欠伝達機構Ｃを小型で簡単な構造で実現できるので、ズームレンズ装置の小型化を図る上でも有利となる。

なお、本発明はもちろん、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その他、あらゆる用途に適用可能である。例えば、間欠伝達機構Ｃは、ゼネバ機構Ｆやパラレルインデックスカム機構Ｇに限定するものではなく、例えば、回転爪と爪車とを組み合わせたものや、ピン車と歯車とを組み合わせたものなどを採用することもできる。

本発明は、複数の焦点距離が選択されるいわゆるステップズーム機構を備えたズームレンズ装置に好適であり、とくに、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いたズームレンズ装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係るズームレンズ装置の概略正面図 本発明の実施の形態１に係るズームレンズ装置における焦点距離変化に対するレンズ群の移動軌跡を示す図 本発明の実施の形態１に係るズームレンズ装置における原動車の斜視図 本発明の実施の形態１に係るズームレンズ装置における間欠伝達機構を示すＹ−Ｙ断面図であって、（ａ）は動作の最初を示す断面図、（ｂ）は動作の途中を示す断面図、（ｃ）は動作の最終状態を示す断面図 図１の原動車の回転に伴う第１のカムの軸方向位置の変化を示す図 本発明の実施の形態１に係るズームレンズ装置におけるモータの総回転角度に対する各レンズ群の移動軌跡を示す図 本発明の実施の形態２に係るズームレンズ装置の概略正面図 従来のズームレンズ装置の概略正面図 従来のズームレンズ装置におけるレンズ群の移動軌跡を示す図

符号の説明

２ モータ
４ 原動車
５ 従動車
９ 第１のカム
１１ 第１レンズ群
１２ 第２レンズ群
１３ 第３レンズ群
１４ 第１の保持枠
１５ 第２の保持枠
１６ ガイド軸
１７ カムフォロワ
１８ カムフォロワ
２３ 第２のカム

Claims (4)

1. 複数のレンズ群を光軸に配列したレンズ系と、一つ以上のレンズ群を光軸と同じ方向に移動させることによりレンズ系の焦点距離を変更しかつ複数の所定の焦点距離にて該一つ以上のレンズ群の移動を一定期間停止させる一つ以上のズーム機構と、前記ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることにより一つ以上のレンズ群を光軸と同じ方向に移動させレンズ系の結像位置を調節するフォーカス機構と、一つの駆動源から前記フォーカス機構および前記ズーム機構に駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを備え、
   前記ズーム機構が前記一つ以上のレンズ群を停止させる状態にある期間においてのみ、前記フォーカス機構は前記ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることを特徴とするズームレンズ装置。
2. 前記ズーム機構は、間欠伝達機構を介して前記駆動源からの駆動力を間欠的に伝達されることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
3. 前記間欠伝達機構はゼネバ機構であることを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ装置。
4. 前記間欠伝達機構はパラレルインデックスカム機構であることを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。
   
   

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