JP2012073307A - バリフォーカルレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ鏡筒におけるレンズの組み付け誤差を低減して像性能を安定化し、適正なズーミングとフォーカシングを可能にしたバリフォーカルレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】複数のレンズ群Ｌ１〜Ｌ４を備え、ズーミング動作時及びフォーカシング動作時に全てのレンズが光軸回りに回転することなく光軸方向に移動可能に構成されたバリフォーカルレンズ鏡筒であって、ズーム操作リングＺＲの回転操作により光軸方向に直進移動されるベース筒４を備え、全てのレンズ群Ｌ１〜Ｌ４のレンズ枠ＬＦ１〜ＬＦ４はベース筒４に支持される。
【選択図】 図１

Description

本発明はスチルカメラやムービカメラに用いるバリフォーカルレンズ鏡筒に関するものである。

バリフォーカルレンズ鏡筒は焦点距離を変化させる所謂ズーミングを行うと焦点面が光軸方向に移動するレンズ鏡筒であり、そのためズーミングを行ったときには当該移動量を補償してフォーカシング（焦点合わせ）を行うためのフォーカス補償機構を設けている。このバリフォーカルレンズ鏡筒はズーミング時には複数のレンズをそれぞれ光軸方向に移動させるが、そのための構成としてズーム操作リングと一体的に回転されるズームカム筒に対して全部あるいは一部のレンズをカム係合させ、ズームカム筒の回転により各レンズをレンズ鏡筒の固定筒に対する光軸方向の移動位置を制御する構成がとられている。レンズ鏡筒の設計上の理由によりズームカム筒にカム係合させることが難しいレンズについてはズームカム筒と一体的に回転する別体のズームカム筒を設け、この別体のズームカム筒にカム係合させて光軸方向に移動させる構成がとられている。特許文献１では、第１ないし第４の４つのレンズのうち、第１ないし第３の３つのレンズはズームカム筒にカム係合し、第４のレンズは別体のズームカム筒にカム係合する構成がとられている。

また、バリフォーカルレンズ鏡筒ではズーミングしたときの焦点距離の変化に伴って焦点面の移動量も変化するため、フォーカス操作リングを一定角度だけ回転操作しただけではフォーカシングを行うことができない。そのため、フォーカス補償機構には焦点距離の変化に追従してフォーカスレンズ群の光軸方向の移動量を可変させる機能を持たせる必要がある。この機能を実現するために、特許文献１ではズームカム筒の回転に連動してフォーカスカム筒の光軸方向の位置を変化させ、フォーカシング時にはこの位置変化されたフォーカスカム筒にカム係合しているフォーカスレンズ群を光軸回りに回転することで当該フォーカスレンズ群をフォーカスカム筒に対して光軸方向に移動させる構成がとられている。フォーカスカム筒のカム形状を適切に設定することでフォーカス操作リングを一定角度だけ回転操作すればフォーカスレンズ群を光軸方向に異なる移動量で移動でき、ズーミングしたときでも一定角度の回転操作でフォーカシングが実現できる。

特許第３４９０９５７号公報

特許文献１のレンズ鏡筒では、ズーミング時にはレンズ鏡筒の固定筒に対して各レンズの光軸方向の移動量を制御する構成であるので、最大と最小の焦点距離比（ズーム倍率とも称する）が大きくなると、ズーミングに際しての各レンズの光軸方向の移動量が大きくなる。これに対処するためには、ズームカム筒の光軸方向の長さを長くする必要があり、光軸方向の寸法の短い高ズーム倍率のレンズ鏡筒を設定することが困難になる。あるいは、ズーミング機構として１つのレンズに対して他のレンズを相対的に光軸方向に移動させる多段のカム筒で構成するが、カム筒の段数が増えると複数のカム筒における組み付け誤差が増大し、また複数のカム筒におけるカム係合による誤差が累積してこれらがレンズ鏡筒全体の組み付け及び動作における誤差となり、この誤差の増大によって画像の像性能が安定しなくなり、適切なズーミングが行われず、さらには適正なフォーカシングが行われなくなるおそれがある。

また、特許文献１のレンズ鏡筒では、フォーカシングに際してはフォーカスカム筒に対してフォーカスレンズ群を光軸回りに回転させることでフォーカスカム筒にカム係合しているフォーカスレンズ群の光軸方向の位置合わせを行っている。すなわち、所謂回転繰り出し式のレンズとして構成しているが、この回転繰り出し式はレンズの回転によりレンズ光軸が偏心する等の所謂レンズ倒れ（レンズ枠倒れ）が発生し易く、撮影する画像の像性能が安定しなくなるおそれがある。

本発明の目的はレンズ鏡筒におけるレンズの組み付け誤差を低減して像性能を安定化し、適正なズーミングとフォーカシングを可能にしたバリフォーカルレンズ鏡筒を提供するものである。

本発明は、複数のレンズ群を備え、ズーミング動作時及びフォーカシング動作時に全てのレンズが光軸回りに回転することなく光軸方向に移動可能に構成されたバリフォーカルレンズ鏡筒であって、ズーム操作リングの回転操作により光軸方向に直進移動されるベース筒を備え、前記全てのレンズ群のレンズ枠はベース筒に支持されていることを特徴とする。ここで、全てのレンズ群のうち１以上のレンズ群はベース筒に一体支持され、他のレンズ群はベース筒に対して光軸方向に移動可能に支持される構成とすることが好ましい。例えば、ズーム操作リングの回転操作により回転されるメインとなるズームカム筒と、ズームカム筒にカム係合して当該ズームカム筒の回転により光軸移動されるベース筒に支持されてズームカム筒と一体的に回転されるサブズームカム筒とを備え、全てのレンズのうちフォーカスレンズ群を含む１以上のレンズのレンズ枠はサブズームカム筒にカム係合してサブズームカム筒の回転により光軸方向に移動するように構成する。

また、レンズ群のレンズ枠、例えばフォーカスレンズ群のレンズ枠はそれぞれ光軸方向に相対移動可能な主レンズ枠と副レンズ枠とで構成され、副レンズ枠はサブズームカム筒にカム係合してズーミングにより光軸方向に移動され、主レンズ枠は当該フォーカスレンズ群を一体に支持するとともに副レンズ枠に対して光軸回りに回転することなく光軸方向に移動可能とする。ここで、主レンズ枠と前記副レンズ枠の一方には光軸方向に沿って凹設された開口連結溝を備え、他方には当該開口連結溝に光軸方向に直進係合する連結片を備える構成とする。さらには、サブズームカム筒と一体的に回転されるとともに当該サブズームカム筒に対して光軸方向に相対移動可能なフォーカスカム筒と、当該フォーカスカム筒に前記副レンズ枠とともにカム係合して光軸方向及び光軸回り方向に移動可能な移動部材を備え、当該移動部材は主レンズ枠に光軸方向に一体で光軸回りに回転自在に係合した構成とする。

また、本発明として、全てのレンズはベース筒に固定的に支持された固定レンズと、サブズームカム筒により光軸移動される可動レンズとを備え、固定レンズの固定レンズ枠には１本のガイドシャフトと円周方向に配列した少なくとも３つの案内溝をそれぞれ光軸方向に向けて配設し、可動レンズの可動レンズ枠はガイドシャフトが内挿される小孔と３つの案内溝に係合する３つの案内片を備える構成とすることが好ましい。この場合、ガイドシャフト及び１つの案内溝は鉛直方向に対向する円周位置に配置され、他の２つの案内溝は前記ガイドシャフトと１つの案内溝を左右に挟む円周位置に配置されることが好ましい。

本発明のレンズ鏡筒は、ズーム操作リングの回転操作により光軸方向に直進移動されるベース筒を備え、レンズ鏡筒を構成する複数の全てのレンズのレンズ枠はベース筒に支持されているので、全てのレンズのレンズ枠をベース筒に対して組み付けることになり、各レンズ枠の取付位置を同じベース筒に対して設定することができ、組み付け誤差を低減して像性能を安定化し、適正なズーミングとフォーカシングを可能にしたバリフォーカルレンズ鏡筒が得られる。また、全てのレンズを回転することなく光軸方向に直進移動することが可能になるため、フォーカスレンズ群を繰り出す際の回転を防止してレンズ倒れの発生を防止し、撮影する画像の像性能を安定化することができる。

本発明のレンズ鏡筒のワイド時における光軸に沿った縦断面図。 図１のレンズ鏡筒のテレ時における光軸に沿った縦断面図。 バリフォーカル補償機構の一部の概略構成を示す斜視図。 図１のレンズ鏡筒のワイド時における有限焦点距離の状態の縦断面図。 第４レンズ群のレンズ枠の構成を示す部分分解斜視図。 第４レンズ枠の動作を示す斜視図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１及び図２は本発明を第１レンズ群Ｌ１から第４レンズ群Ｌ４からなる４群構成のバリフォーカルレンズ鏡筒に適用した実施形態のレンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図の上半分を示しており、図１はワイド（短焦点距離）、図２はテレ（長焦点距離）のいずれも無限遠焦点位置の状態である。なお、図１において各部材のハッチングは、太線ハッチングは固定部材、右下がりハッチングは回転部材、左下がりハッチングは光軸移動部材、○印ハッチングは回転・光軸移動部材を示している。ここで回転とは光軸回りの回転のことであり、光軸移動とは光軸方向（光軸と平行な方向）の移動のことである。また、第１ないし第４の各レンズ群Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれ単体レンズであってもよい。

図１において、図示されないカメラボディに装着されるレンズマウント１Ｂを備えた固定筒１の外周には前端（レンズ鏡筒の先端、図１の左端）領域にズーミング（焦点距離を変更）するためのズーム操作リングＺＲが配設され、後端（図１の右端）領域にフォーカシング（焦点合わせ）を行うためのフォーカス操作リングＦＲが配設され、それぞれ撮影者が手操作で回転操作可能に構成されている。前記ズーム操作リングＺＲの内周にはメインとなるズームカム筒（以下、単にズームカム筒と称する）２が一体に形成されており、ズーム操作リングＺＲと共に前記固定筒１の外周で回転操作される。また、前記フォーカス操作リングＦＲにはフォーカス歯車３１が一体に形成されており、このフォーカス歯車３１は説明を省略する歯車機構が歯合され、この歯車機構の出力部材３２を介して固定筒１の内径領域に光軸方向に延長配置されたフォーカス連係レバー３が連結され、このフォーカス連係レバー３で後述するバリフォーカル補償機構を動作するようになっている。

前記固定筒１の内周には図には表れないガイド部材によって固定筒１の内部で光軸移動可能に支持されたベース筒４が内装されている。このベース筒４は外周面に半径方向にカムフォロア４１が突出されており、このカムフォロア４１は前記固定筒１に設けた光軸方向の直線ガイド溝１Ａを貫通して前記ズームカム筒２に設けたカム溝２１に嵌入してカム係合されている。そのため、ズーム操作リングＺＲによりズームカム筒２が回転されると、カム溝２１とカムフォロア４１とのカム係合によってベース筒４は光軸移動されることになる。

前記ベース筒４は内周位置にベース内筒４Ａを一体に有する二重筒として構成されており、ベース筒４とベース内筒４Ａとの間には第１レンズ群Ｌ１の第１レンズ枠ＬＦ１に一体に設けられた第１レンズ筒５が当該ベース筒４に対して光軸移動可能に嵌装されている。また、ベース内筒４Ａの内周には当該ベース内筒４Ａと光軸方向には一体で光軸回りには回転可能な第１サブズームカム筒６Ａが内装されている。この第１サブズームカム筒６Ａは図１には示されていない連結手段によって前記ズームカム筒２に連結され、ズームカム筒２と一体に回転するが光軸方向には相対移動可能に構成されている。そして、前記第１レンズ筒５に内径方向に突出形成したカムフォロア５１を前記ベース内筒４Ａに設けた図には表れない光軸方向の直線ガイド溝を貫通させ、第１サブズームカム筒６Ａに設けた図には表れないカム溝に嵌入力してカム係合されている。そのため、第１サブズームカム筒６Ａが回転されるとそのカム係合によって第１レンズ筒５、すなわち第１レンズ群Ｌ１が光軸移動されることになる。

また、前記ベース筒４には第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４が搭載されている。第２レンズ群Ｌ２はフォーカシング補償を行うためのレンズであるので、ここではフォーカスレンズ群と称し、第２レンズ枠ＬＦ２によって支持されるとともに前記第１サブズームカム筒６Ａの回転と前記フォーカス操作リングＦＲの回転によって光軸移動する機構（ここではバリフォーカル補償機構と称する）を備えているが、このバリフォーカル補償機構については後述する。第３レンズ群Ｌ３は第３レンズ枠ＬＦ３が前記ベース筒４の一部と一体的に構成されており、第３レンズ群Ｌ３はベース筒４と一体的に光軸移動するようになっている。第４レンズ群Ｌ４は前記ベース筒４の後端部において第４レンズ枠ＬＦ４によってベース筒４に対して光軸移動可能に支持されている。この構成の詳細については後述する。また、この第４レンズ枠ＬＦ４の外周に沿って第２サブズームカム筒６Ｂが配設され、前記ベース筒４の後端部に回転可能に支持されている。この第２サブズームカム筒６Ｂは図１には示されていない連結手段によって第１サブズームカム筒６Ａに連結されており、当該第１サブズームカム筒６Ｂと一体に回転する構成とされている。この第２サブズームカム筒６Ｂにはカム溝６１が形成されており、前記第４レンズ枠ＬＦ４に設けた半径方向のカムフォロア６２がカム係合されており、第２サブズームカム筒６Ｂが回転されるとそのカム係合によって第４レンズ枠ＬＦ４、すなわち第４レンズ群Ｌ４が光軸移動されることになる。

前記第２レンズ群Ｌ２、すなわちフォーカスレンズ群を移動するためのバリフォーカル補償機構を説明する。図３はこのバリフォーカル補償機構の要部の概略を示す斜視図であり、フォーカスレンズ群Ｌ２の第２レンズ枠ＬＦ２は光軸方向に分離されたそれぞれ筒状の主レンズ枠７Ａと副レンズ枠７Ｂとして構成されている。主レンズ枠７Ａには後方に向けて矩形に近い形状の連結片７１が突出されて、副レンズ枠７Ｂの周面にはこの連結片７１が係合する概ねコ字状をして前端部から凹設された開口連結溝７２が形成されている。これら連結片７１と開口連結溝７２は例えば円周方向の３箇所に設けられており、これらの係合により主レンズ枠７Ａと副レンズ枠７Ｂは回転方向に一体化されるが光軸方向には所定長さ範囲で相対移動可能とされている。また、副レンズ枠７Ｂの外周面と内周面にはそれぞれ外カムフォロア７３と内カムフォロア７４が突出形成されており、外カムフォロア７３は前記第１サブズームカム筒６Ａに設けたカム溝６３を径方向に貫通し前記ベース筒４に設けた光軸方向の直線ガイド溝４２（図１参照）に進入されている。これにより、第１サブズームカム筒６Ａが回転されたときにはカム溝６３と外カムフォロア７３とのカム係合により副レンズ枠７Ｂは光軸方向に移動可能とされている。

前記副レンズ枠７Ｂの内周側には所要形状のカム溝を有するフォーカムカム筒８が内装されている。このフォーカスカム筒８は後端部の外周面に連結ピン８１が半径方向に突出され、この連結ピン８１は前記第１サブズーム筒６Ａの内周面に設けた光軸方向と平行の連結溝６４に嵌合されている。これにより、フォーカスカム筒８は連結ピン８１と連結溝６４との係合により、第１サブズームカム筒６Ａが回転したときには一体に回転するが、第１サブズームカム筒６Ａとは独立して光軸方向に移動可能とされている。そして、このフォーカムカム筒８に設けたカム溝８２には前記フォーカスレンズ群Ｌ２の副レンズ枠７Ｂの内カムフォロア７４がカム溝８２のほぼ外側半分の深さに進入した状態でカム係合されている。

前記フォーカムカム筒８の内周側にはレンズ枠移動筒９が内装されている。このレンズ枠移動筒９は内周面に設けたフランジ片９１が前記フォーカスレンズ群Ｌ２の主レンズ枠７Ａの円周枠部の外周面に設けた環状溝７５に係合され、主レンズ枠７５に対して相対回転可能とされている。また、このレンズ枠移動筒９の外周面にはカムフォロア９２が半径方向に突出され、前記フォーカスカム筒８のカム溝８２のほぼ内側半分の深さに進入した状態でカム係合されている。さらに、このレンズ枠移動筒９は前記フォーカス操作リングＦＲに連結して延長されている前記フォーカス連係レバー３の先端部が光軸方向に内挿されている。この内挿によりレンズ枠移動筒９はフォーカス連係レバー３が回転されたときには一体に回転されるが、光軸方向にはフォーカス連係レバー３とは独立して光軸移動することができる。

以上の構成のレンズ鏡筒の動作を図１と図２を再度参照して説明する。先ず、ズーミングについて説明する。例えば、図１のワイド状態からズーム操作リングＺＲをテレ方向に手操作して回転すると、ズームカム筒２が回転され、これにカム係合しているベース筒４が前方に光軸移動される。また、これと同時にズームカム筒２に連結されている第１と第２のサブズームカム筒６Ａ，６Ｂが回転される。第１サブズームカム筒６Ａの回転により、カム係合している第１レンズ枠ＬＦ１が光軸移動され、これに支持されている第１レンズ群Ｌ１が光軸移動される。同様に第１サブズームカム筒６Ａにカム係合している第２レンズ群Ｌ２、すなわちフォーカスレンズ群Ｌ２の副レンズ枠７Ｂが前方に光軸移動され、これに係合している主レンズ枠７Ａも光軸移動され、フォーカスレンズ群Ｌ２が光軸移動される。第３レンズ群Ｌ３は第３レンズ枠ＬＦ３と一体化されているベース筒４と一体に光軸移動される。また、第２サブズームカム筒６Ｂの回転により、カム係合している第４レンズ枠ＬＦ４が光軸移動され、これに支持されている第４レンズ群Ｌ４が光軸移動される。これにより、図２のテレ状態にズーミングされることになる。

このズーミングでは、ズーム操作リングＺＲの回転、すなわちズームカム筒２の回転によりズームカム筒２の筒長に近い距離だけベース筒４を光軸移動させる。その上で、ベース筒４に支持されている第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を第１サブズームカム筒６Ａにより、また第４レンズ群Ｌ４を第２サブズームカム筒６Ｂによりそれぞれ光軸移動させる。したがって、最も移動量の大きな第１レンズ群Ｌ１はズームカム筒２と第１サブズームカム筒６Ａの両者のカム長を加算した距離だけ移動させることが可能になる。これにより、必要とされるレンズの光軸移動量を確保しながらもズームカム筒を３段以上の多段に構成する必要がなく、レンズ鏡筒の筒長を短くするとともに小径化が実現できる。また、このズームの構成では、機構的にはズームカム筒２とサブズームカム筒６Ａ，６Ｂの２段の構成とされているが、第１と第２のサブズームカム筒６Ａ，６Ｂはズームカム筒２と一体的に回転されているので、第１ないし第４の各レンズ群Ｌ１〜Ｌ４の光軸移動は実質的にはズームカム筒２の回転によって移動される場合と等価、すなわち１段のカム筒の構成であると言えることになり、カム係合によるレンズ移動量の誤差を最小に抑制した適切なズーミングを行うことが可能になる。また、第１レンズ群から第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４は全てベース筒４に支持されているので、各レンズ及びそのレンズ枠を組み付ける際には同じベース筒４に対して組み付け位置を設定して組み立てを行えばよく、組み付け誤差の少ないレンズ鏡筒を得ることができる。

前記ズーミングにより第２レンズ群、すなわちフォーカスレンズ群Ｌ２も光軸移動されるが、バリフォーカルレンズであるためフォーカシングが必要となるが、ここではフォーカス操作リングＦＲを操作してフォーカシングを行う際に、バリフォーカル補償機構によって撮影距離にかかわらずフォーカス操作リングＦＲの回転角を一定にするバリフォーカル補償を行っている。このバリフォーカル補償機構の動作について説明すると、ズーミング時の第１サブズームカム筒の回転６Ａにより、連結ピン８１を介して連結されているフォーカスカム８が一体的に回転される。また、このときフォーカスレンズ群Ｌ２の副レンズ枠７Ｂは第１サブズームカム筒６Ａによって光軸移動されており、副レンズ枠７Ｂの内カムフォロア７４とフォーカスカム筒８のカム溝８２とのカム係合によってフォーカスカム筒８は所定距離だけ光軸移動されることになる。この状態でフォーカス操作リングＦＲを回転操作するとフォーカス歯車３１及び出力部材３２を介してフォーカス連係レバー３が回転され、これに連結している主レンズ枠移動筒９が回転される。この主レンズ枠移動筒９のカムフォロア９２はフォーカスカム筒８のカム溝８２にカム係合しているため、主レンズ枠移動筒９は所定距離だけ光軸移動されることになる。主レンズ枠移動筒９２はフランジ片９１がフォーカスレンズ群Ｌ２の主レンズ枠７Ａの円周枠部の外周面に設けた環状溝７５に係合されているので、フランジ片９１は環状溝７５内を回転しながら主レンズ枠７Ａを光軸方向に移動させる。したがって、フォーカスカム筒８に設けたカム溝８２を所要の形状に設計しておくことにより、前レンズ移動筒９の光軸方向の移動量が調整され、支持しているフォーカスレンズ群Ｌ２が光軸移動されてフォーカシングが行われることになる。

このフォーカシングにおいて、前記したように第１サブズームカム筒６Ａはズーミング量、すなわちズーム操作リングＺＲの回転量に追従した回転量で回転されるため、第１サブズームカム筒６Ａに形成した所要の形状のカム溝によって副レンズ枠７Ｂの内カムフォロア７４に対する光軸位置が変化され、フォーカスカム筒８の光軸移動の移動量が変化される。換言すれば、主レンズ枠移動筒９に対するフォーカスカム筒８の光軸方向の相対位置、さらに言えば主レンズ枠移動筒９のカムフォロア９２に対するフォーカスカム筒８のカム溝８２の相対位置が可変制御される。図４にはワイド時での有限焦点位置でのフォーカスカム筒８の移動位置を示している。図４ではハッチングを省略しているが、これから判るようにフォーカス操作リングＦＲによって主レンズ枠移動筒９が回転されたときには、そのカムフォロア９２はフォーカスカム筒８のカム溝８２の異なる領域でカム係合されることになり、前レンズ移動筒９の同じ回転量、すなわちフォーカス操作リングＦＲの同じ回転角にかかわらず主レンズ枠移動筒９の光軸移動の移動量、つまりフォーカスレンズ群Ｌ２の光軸移動の移動量が変化することになる。したがって、フォーカスカム筒８のカム溝８２の形状を、例えば特許文献１に記載の計算理論に基づいて形成しておくことによりバリフォーカルレンズにおいてもフォーカス操作リングＦＲの一定の回転角でのフォーカシングが実現できる。

このように、このバリフォーカル補償機構では、フォーカスカム筒８にカム係合してフォーカスレンズ群Ｌ２を光軸移動するための構成として、フォーカスレンズ群Ｌ２の主レンズ枠７Ａに対して相対回転可能な主レンズ枠移動筒９を設け、この主レンズ枠移動筒９をフォーカス操作リングＦＲによって回転するとともにフォーカスカム筒８に対してカム係合させているので、バリフォーカル補償に際して主レンズ枠移動筒９が回転しても主レンズ枠７Ａは回転することがなく、これに支持されているフォーカスレンズ群Ｌ２が回転することがない。したがって、フォーカスレンズ群Ｌ２を特許文献１のような回転繰り出し式のレンズとして構成する必要はなく、レンズ倒れの発生を防止し、撮影する画像の像性能を安定化することができる。

ここで、第４レンズ群Ｌ４をベース筒４に対して光軸移動可能に支持した第４レンズ枠ＬＦ４の構成を図５の分解斜視図と図６の組立斜視図に示す。これらの図では第２サブズームカム筒６Ｂと第４レンズ群Ｌ４そのものについては図示を省略し、枠体についてのみ図示している。これらの図において、図１に示したベース筒４の内周側の部位には円筒状をした固定枠１０が固定されている。この固定枠１０は前記第３レンズ群Ｌ３の第３レンズ枠ＬＦ３、すなわちベース筒４と一体的に形成されており、一端部の円周３箇所に半径方向に突出した固定片１０１において図示しないネジ等によってベース筒４に固定されている。前記固定枠１０には可動枠１１が光軸移動可能に係合されている。この可動枠１１は第１枠１１Ａと第２枠１１Ｂとで構成され、これら第１枠１１Ａと第２枠１１Ｂとの間に図１に示す第４レンズ群Ｌ４を挟持し、両者を図示しない小ネジにより締結することにより当該第４レンズ群Ｌ４を挟持した状態で支持している。

前記固定枠１０の外周面には円周頂点位置に軸方向の切欠き溝からなる１つの基準溝１０２が形成され、この基準溝１０２とは異なる円周３箇所に軸方向の幅広の切欠き溝からなる案内溝１０３，１０４，１０５が形成されている。１つの案内溝１０３は前記基準溝１０２に対して径方向に対向する円周底点位置に設けられ、他の２つの案内溝１０４，１０５は基準溝１０２と１つの案内溝１０３を結ぶ線に対して左右に分かれた位置である。換言すれば基準溝１０２と１つの案内溝１０３は鉛直方向に対向され、他の２つの案内溝１０４，１０５はその左右に挟む位置に配置されることになる。この実施形態では、３つの案内溝１０３〜１０５は中心角が１２０度に円周を等配した位置としている。また、前記基準溝１０２の軸方向の後方に向けられた前側内底に小孔１０６が設けられ、この小孔１０６にはガイドシャフト１０７の一端が嵌入されている。このガイドシャフト１０７は光軸方向に向けられた直線の小径円柱ロッドで構成され、前記可動枠１１が光軸方向に移動するのに必要な長さに形成されている。このガイドシャフト１０７は機械的な強度の高い材料、例えばステンレス鋼や炭素鋼等の金属で形成されることが好ましい。

前記可動枠１１の第１枠１１Ａの外周面には前記３つの案内溝１０３〜１０５に内挿が可能な軸方向の前方に向けた３つの案内片１１３〜１１５が突出形成されている。また、第１枠１１Ａの円周頂点位置には前記基準溝１０２に内挿可能な中空柱状の基準脚１１２が軸方向の前方に向けて突出形成されている。そして、図６（ａ）のように、第１枠１１Ａと第２枠１１Ｂとの間に第４レンズ群Ｌ４を挟持した状態に組み立てた可動枠１１を固定枠１０に軸方向から嵌合させたときに前記３つの案内片１１３〜１１５はそれぞれ案内溝１０３〜１０５に内挿され、基準脚１１２は前記基準溝１０２に内挿されるとともに基準脚１１２に設けた小孔１１６に前記ガイドシャフト１０７の他端が挿通される。なお、これら３つの案内片１１３〜１１５の外面には前記第２サブズームカム筒６Ｂのカム溝６１にカム係合するカムフォロア６２が取着される（図１参照）、図５及び図６ではカムフォロア６２を取着するための小孔１１１のみを示している。

この構成では、ズーミング時には、第４群レンズ枠ＬＦ４の可動枠１１は第２ズームカム筒６Ｂの回転によって光軸移動されるが、このとき図６（ｂ）のように、可動枠１１は円周頂点位置において基準脚１１２が基準溝１０２に沿って、しかも固定枠１０に固定支持されているガイドシャフト１０７に基準脚１１２が挿通された状態で光軸移動されるので、ガイドシャフト１０７の剛性によって光軸方向が保持され、第４レンズ群Ｌ４の枠倒れ、すなわち光軸と直交する面が傾倒することが防止される。また、このガイドシャフト１０７と対角に位置している円周底点位置に配置されている１つの案内溝１０３への案内片１１３の内挿による係合構造によって可動枠１１が光軸回りに回転することが防止される。さらに、他の２つの案内溝１０４，１０５への案内片１１４，１１５の内挿による係合構造によってガイドシャフト１０７を左右２点において挟むように支持し、ガイドシャフト１０７の光軸方向の姿勢を保持してその倒れを防止する。したがって、第４レンズ枠ＬＦ４はズーミング時に第２サブズームカム筒６Ｂによって光軸方向に移動されるときに、ガイドシャフト１０７と３つの案内溝１０３〜１０４とで固定枠１０、すなわち第３レンズ群Ｌ３に対して光軸を同軸に保った状態を保持することができ、枠倒れを防止して画像の像性能を安定化することができる。特に、第４レンズ群Ｌ４は他のレンズ群に比較して像面湾曲、球面収差等の性能感度が高いため、このように第４レンズ群Ｌ４の安定化を高めることでレンズ鏡筒におけるこれらの性能を高めることができる。

以上説明した実施形態では本発明を４群レンズ構成のバリフォーカルレンズ鏡筒として例示したが、本発明はこのレンズ数に限られるものではない。また、サブズームカム筒の数や配置も実施形態の構成に限られるものではない。

本発明は複数のレンズ群を備え、ズーミング時やフォーカシング時にこれらのレンズを光軸回りに回転することなく光軸方向に直進移動させる構成のレンズ鏡筒、特にバリフォーカル式のレンズ鏡筒に採用できる。

１ 固定筒
２ ズームカム筒
３ フォーカス連係レバー
４ ベース筒
５ 第１レンズ筒
６Ａ 第１サブズームカム筒
６Ｂ 第２サブズームカム筒
７Ａ 主レンズ枠
７Ｂ 副レンズ枠
８ フォーカスカム筒
９ 主レンズ枠移動筒（移動部材）
１０ 固定枠
１１ 可動枠
１０２ 基準溝
１０３〜１０５ 案内溝
１０７ ガイドシャフト
１１２ 基準脚
１１３〜１１５ 案内片
Ｌ１〜Ｌ４ 第１〜第４レンズ群（Ｌ２ フォーカスレンズ群）
ＺＲ ズーム操作リング
ＦＲ フォーカス操作リング

前記固定筒１の内周には固定筒１の内部で光軸移動可能に支持されたベース筒４が内装されている。このベース筒４は外周面に半径方向にカムフォロア４１が突出されており、このカムフォロア４１は前記固定筒１に設けた光軸方向の直線ガイド溝１Ａを貫通して前記ズームカム筒２に設けたカム溝２１に嵌入してカム係合されている。そのため、ズーム操作リングＺＲによりズームカム筒２が回転されると、カム溝２１とカムフォロア４１とのカム係合によってベース筒４は光軸移動されることになる。

前記第２レンズ群Ｌ２、すなわちフォーカスレンズ群を移動するためのバリフォーカル補償機構を説明する。図３はこのバリフォーカル補償機構の要部の概略を示す斜視図であり、フォーカスレンズ群Ｌ２の第２レンズ枠ＬＦ２は光軸方向に分離されたそれぞれ筒状の主レンズ枠７Ａと副レンズ枠７Ｂとして構成されている。主レンズ枠７Ａには後方に向けて矩形に近い形状の連結片７１が突出されて、副レンズ枠７Ｂの周面にはこの連結片７１が係合する概ねコ字状をして前端部から凹設された開口連結溝７２が形成されている。これら連結片７１と開口連結溝７２は例えば円周方向の３箇所に設けられており、これらの係合により主レンズ枠７Ａと副レンズ枠７Ｂは回転方向に一体化されるが光軸方向には所定長さ範囲で相対移動可能とされている。また、副レンズ枠７Ｂの外周面と内周面にはそれぞれ外カムフォロア７３と内カムフォロア７４が突出形成されており、外カムフォロア７３は前記第１サブズームカム筒６Ａに設けたカム溝６３を径方向に貫通し前記ベース内筒４Ａに設けた光軸方向の直線ガイド溝４２（図１参照）に進入されている。これにより、第１サブズームカム筒６Ａが回転されたときにはカム溝６３と外カムフォロア７３とのカム係合により副レンズ枠７Ｂは光軸方向に移動可能とされている。

前記ズーミングにより第２レンズ群、すなわちフォーカスレンズ群Ｌ２も光軸移動されるが、バリフォーカルレンズであるためフォーカシングが必要となるが、ここではフォーカス操作リングＦＲを操作してフォーカシングを行う際に、バリフォーカル補償機構によって撮影距離にかかわらずフォーカス操作リングＦＲの回転角を一定にするバリフォーカル補償を行っている。このバリフォーカル補償機構の動作について説明すると、ズーミング時の第１サブズームカム筒６Ａの回転により、連結ピン８１を介して連結されているフォーカスカム筒８が一体的に回転される。また、このときフォーカスレンズ群Ｌ２の副レンズ枠７Ｂは第１サブズームカム筒６Ａによって光軸移動されており、副レンズ枠７Ｂの内カムフォロア７４とフォーカスカム筒８のカム溝８２とのカム係合によってフォーカスカム筒８は所定距離だけ光軸移動されることになる。この状態でフォーカス操作リングＦＲを回転操作するとフォーカス歯車３１及び出力部材３２を介してフォーカス連係レバー３が回転され、これに連結している主レンズ枠移動筒９が回転される。この主レンズ枠移動筒９のカムフォロア９２はフォーカスカム筒８のカム溝８２にカム係合しているため、主レンズ枠移動筒９は所定距離だけ光軸移動されることになる。主レンズ枠移動筒９２はフランジ片９１がフォーカスレンズ群Ｌ２の主レンズ枠７Ａの円周枠部の外周面に設けた環状溝７５に係合されているので、フランジ片９１は環状溝７５内を回転しながら主レンズ枠７Ａを光軸方向に移動させる。したがって、フォーカスカム筒８に設けたカム溝８２を所要の形状に設計しておくことにより、前レンズ移動筒９の光軸方向の移動量が調整され、支持しているフォーカスレンズ群Ｌ２が光軸移動されてフォーカシングが行われることになる。

このフォーカシングにおいて、前記したように第１サブズームカム筒６Ａはズーミング量、すなわちズーム操作リングＺＲの回転量に追従した回転量で回転されるため、第１サブズームカム筒６Ａに形成した所要の形状のカム溝６３によって副レンズ枠７Ｂの内カムフォロア７４の光軸位置が変化され、フォーカスカム筒８の光軸方向の移動量が変化される。換言すれば、主レンズ枠移動筒９に対するフォーカスカム筒８の光軸方向の相対位置、さらに言えば主レンズ枠移動筒９のカムフォロア９２に対するフォーカスカム筒８のカム溝８２の相対位置が可変制御される。図４にはワイド時での有限焦点位置でのフォーカスカム筒８の移動位置を示している。図４ではハッチングを省略しているが、これから判るようにフォーカス操作リングＦＲによって主レンズ枠移動筒９が回転されたときには、そのカムフォロア９２はフォーカスカム筒８のカム溝８２の異なる領域でカム係合されることになり、前レンズ移動筒９の同じ回転量、すなわちフォーカス操作リングＦＲの同じ回転角にかかわらず主レンズ枠移動筒９の光軸移動の移動量、つまりフォーカスレンズ群Ｌ２の光軸移動の移動量が変化することになる。したがって、フォーカスカム筒８のカム溝８２の形状を、例えば特許文献１に記載の計算理論に基づいて形成しておくことによりバリフォーカルレンズにおいてもフォーカス操作リングＦＲの一定の回転角でのフォーカシングが実現できる。

ここで、第４レンズ群Ｌ４をベース筒４に対して光軸移動可能に支持した第４レンズ枠ＬＦ４の構成を図５の分解斜視図と図６の組立斜視図に示す。これらの図では第２サブズームカム筒６Ｂと第４レンズ群Ｌ４そのものについては図示を省略し、枠体についてのみ図示している。これらの図において、図１に示したベース筒４の内周側の部位には円筒状をした固定枠１０が固定されている。この固定枠１０は前記第３レンズ群Ｌ３の第３レンズ枠ＬＦ３、すなわちベース筒４と一体的に形成されており、一端部の円周３箇所に半径方向に突出した固定片１０１において図示しないネジ等によってベース筒４に固定されている。前記固定枠１０には可動枠１１が光軸移動可能に係合されている。この可動枠１１は第１枠１１Ａと第２枠１１Ｂと図１に示した第３枠１１Ｃとで構成され、第２枠１１Ｂと第３枠１１Ｃとの間に図１に示したように第４レンズ群Ｌ４を挟持し、両者を図示しない小ネジにより締結することにより当該第４レンズ群Ｌ４を挟持した状態で支持している。

Claims (12)

1. 複数のレンズ群を備え、ズーミング動作時及びフォーカシング動作時に前記全てのレンズ群が光軸回りに回転することなく光軸方向に移動可能に構成されたバリフォーカルレンズ鏡筒であって、ズーム操作リングの回転操作により光軸方向に直進移動されるベース筒を備え、前記全てのレンズ群のレンズ枠は前記ベース筒に支持されていることを特徴とするバリフォーカルレンズ鏡筒。
2. 前記全てのレンズ群のうち１以上のレンズ群は前記ベース筒に一体支持され、他のレンズ群は前記ベース筒に対して光軸方向に移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
3. 前記ズーム操作リングの回転操作により回転されるメインとなるズームカム筒と、前記ズームカム筒にカム係合して当該ズームカム筒の回転により光軸移動される前記ベース筒に支持されて前記ズームカム筒と一体的に回転されるサブズームカム筒とを備え、前記全てのレンズ群のうち１以上のレンズ群のレンズ枠は前記サブズームカム筒にカム係合してサブズームカム筒の回転により光軸方向に移動するように構成していることを特徴とする請求項１または２に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
4. 前記サブズームカム筒にカム係合したレンズ群はフォーカスレンズ群を含み、当該フォーカスレンズ群のレンズ枠はそれぞれ光軸方向に相対移動可能な主レンズ枠と副レンズ枠とで構成され、副レンズ枠は前記サブズームカム筒にカム係合してズーミングにより光軸方向に移動され、主レンズ枠は当該フォーカスレンズ群を一体に支持するとともに前記副レンズ枠に対して光軸回りに回転することなく光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項３に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
5. 前記主レンズ枠と前記副レンズ枠の一方には光軸方向に沿って凹設された開口連結溝を備え、他方には当該開口連結溝に光軸方向に直進係合する連結片を備えることを特徴とする請求項４に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
6. 前記サブズームカム筒と一体的に回転されるとともに当該サブズームカム筒に対して光軸方向に相対移動可能なフォーカスカム筒と、当該フォーカスカム筒に前記副レンズ枠とともにカム係合して光軸方向及び光軸回り方向に移動可能な移動部材を備え、当該移動部材は前記主レンズ枠に光軸方向に一体で光軸回りに回転自在に係合していることを特徴とする請求項５に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
7. 前記複数のレンズ群はフォーカスレンズ群を備え、さらにフォーカシング時にフォーカス操作部材の一定の入力角度に対する前記フォーカスレンズ群の光軸移動量を可変させるフォーカスカム筒を備え、前記フォーカスレンズ群は光軸回りに回転しない構成であり、フォーカシング時に回転されて前記フォーカスカム筒に対する光軸位置が変化される移動部材を前記フォーカスレンズ群と光軸方向に一体で光軸回りに回転自在に係合したことを特徴とする請求項１に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
8. 前記フォーカスレンズ群のレンズ枠は光軸方向に相対移動可能な主レンズ枠と副レンズ枠とで構成され、副レンズ枠はズーミングにより光軸方向に移動され、主レンズ枠はフォーカスレンズ群を一体に支持するとともに前記移動部材に光軸方向に一体で光軸回りに回転自在に係合されていることを特徴とする請求項７に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
9. 前記レンズ群は前記ベース筒に固定的に支持された固定レンズ群と、前記サブズームカム筒により光軸移動される可動レンズ群を含み、前記固定レンズ群の固定レンズ枠には１本のガイドシャフトと円周方向に配列した少なくとも３つの案内溝をそれぞれ光軸方向に向けて配設し、前記可動レンズ群の可動レンズ枠は前記ガイドシャフトが内挿される小孔と前記３つの案内溝に係合する３つの案内片を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
10. 前記ガイドシャフト及び１つの案内溝は鉛直方向に対向する円周位置に配置され、他の２つの案内溝は前記ガイドシャフトと１つの案内溝を左右に挟む円周位置に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
11. 第１ないし第４のレンズ群を備え、ズーミング動作時及びフォーカシング動作時に前記全てのレンズ群が光軸回りに回転することなく光軸方向に移動可能に構成されたバリフォーカルレンズ鏡筒であって、固定筒に光軸回りに回転可能に支持されて回転駆動されるズーム操作リングとともに回転されるメインズームカム筒と、前記メインズームカム筒の回転により光軸方向に直進移動されるベース筒と、前記ベース筒に光軸回りに回転可能に支持された第１と第２のサブズームカム筒と、第１レンズ群を支持して前記第１のサブズームカム筒の回転により光軸方向に直進移動される第１レンズ枠と、第２レンズ群を支持して前記第１サブズームカム筒の回転により光軸方向に直進移動される第２レンズ枠と、前記第３レンズ群を支持して前記ベース筒に固定支持された第３レンズ枠と、前記第４レンズ群を支持して前記第２のサブズームカム筒の回転により光軸方向に直進移動される第４レンズ枠と、前記第１サブズームカム筒と一体的に回転するとともに当該第１サブズームカム筒に対して光軸方向に移動可能なフォーカスカム筒と、前記固定筒に光軸回りに支持されて回転駆動されるフォーカス操作リングとともに回転され前記フォーカスカム筒にカム係合した回転及び直進移動可能な移動部材を備え、前記第１レンズ枠は前記第１サブズームカム筒にカム係合して第１サブズームカム筒の回転により光軸方向に直進移動可能に構成され、前記第２レンズ枠は前記第１サブズームカム筒にカム係合して第１サブズームカム筒の回転により光軸方向に直進移動可能な副レンズ枠と、前記第２レンズを支持して前記副レンズ枠に対して光軸方向にのみ移動可能な主レンズ枠で構成され、当該副レンズ枠は前記第１サブズームカム筒と前記フォーカスカム筒に同時にカム係合し、前記主レンズ枠は前記移動部材に光軸方向に一体で光軸回りに回転自在に係合していることを特徴とするバリフォーカルレンズ鏡筒。
12. 前記第３レンズ枠には１本のガイドシャフトと円周方向に配列した少なくとも３つの案内溝をそれぞれ光軸方向に向けて配設し、前記第４レンズ枠は前記ガイドシャフトが内挿される小孔と前記３つの案内溝に係合する３つの案内片を備え、前記ガイドシャフト及び１つの案内溝は鉛直方向に対向する円周位置に配置され、他の２つの案内溝は前記ガイドシャフトと１つの案内溝を左右に挟む円周位置に配置さしていることを特徴とする請求項１１に記載のバリフォーカルレンズ鏡筒。
    
    

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