JP2869751B2 - ズームレンズのフローテイング機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば通常のカメラやビデオカメラ、SV
Cなどの光学機器に用いられるズームレンズに関し、よ
り詳細には、複数の変倍用レンズ群が同時に光軸方向に
移動して変倍作用を行う際に、変倍作用に伴って発生す
る収差の補正を、変倍用レンズ群内の１つのレンズ群の
移動によって補正する方式のズームレンズのフローティ
ング機構に関するものである。

〔従来の技術〕

ズームレンズでは、変倍作用を行う１つまたは複数の
レンズ群を光軸方向に相対的に移動させて焦点距離を変
更するようにしている。

この場合、この変倍用レンズ群の移動量が大きいよう
なとき等には、変倍用レンズ群の移動に伴って収差が大
きく崩れるため、ズーミングに際して、例えばズーム系
の最終尾に位置する変倍作用レンズ群（以下、「特定の
変倍作用レンズ群」という）の中の一部の単位レンズ群
を、他の単位レンズ群に対して相対移動させることによ
って、崩れた収差を補正するようにしている。

このときの収差補正作用をフローティング作用とも呼
ぶが、このフローティング作用を行わせるズームレンズ
の１つの従来例として、特開昭62−139510号公報に開示
された技術がある。

この従来技術に係るズームレンズは、３つの可動レン
ズ群と１つの固定レンズ群とから成る４群構成のズーム
レンズである。

そして、このズームレンズでは、被写界側から数えて
２番目の可動レンズ群2,3が変倍作用を行うレンズ群と
して、また、３番目の可動レンズ群５がフローティング
作用を行うレンズ群として構成され、この両レンズ群が
光軸方向に同期的に移動しながら両群間隔を変えること
によって、変倍作用とそれに伴う収差補正作用とを行う
ように構成されている。

一方、ズームレンズの技術分野においては、変倍作用
に伴うフローティング作用とは別に、フォーカシングに
伴うフローティング作用と呼ばれる技術がある。例え
ば、特開昭61−94013号公報に開示された技術がその例
である。

この従来例に係るズームレンズは、光軸方向に移動す
る３つのレンズ群Ｉ〜IIIを有し、その中の第１レンズ
群Ｉをもって前群レンズ群を、第２レンズ群IIおよび第
３レンズ群IIIの２つのレンズ群をもって後群レンズ群
を構成したズームレンズである。

このズームレンズでは、前群レンズ群Ｉと後群レンズ
群II,IIIとを、所定の移動線図に則って光軸方向に移動
させることによって所望の変倍作用を行い、さらに、前
群レンズ群Ｉを無限遠距離に対応している位置から被写
界側に移動させることにより所望のフォーカシングを行
うように構成されているが、この場合のフォーカシング
に伴う収差補正作用は、後群レンズ群中の第３レンズ群
IIIを、フォーカシング時の前群レンズ群Ｉの移動に同
期させながら第２レンズ群IIに対して相対移動させるこ
とにより行っている。

なお、ズームレンズのフローティング機構とは、関連
はないが、ズームレンズのカム枠の回転駆動によってレ
ンズ群を光軸方向へ移動させるための手段としては、カ
ム溝にレンズ群枠から突設したカムフォロワーを板ばね
を用いてばね圧接するようにしたもの（実開昭60−9880
5号公報）や、カム枠（位置規制部材）の端面に形成し
たカム面に突起部を係合するようにしたもの（特開昭62
−267714号公報）などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前者の公開公報に開示されたズームレ
ンズは、その発明の目的が樹脂成形法を用いてズーム機
構を製造的に有利な状態に構成したいという点にあるた
めか、フローティング作用の技術として見たときには技
術的に得るものが殆どないという結果となる。

すなわち、このズームレンズでは、異った可動レンズ
群間の間隔を変えることによって変倍作用に伴う収差補
正作用を行っているが、この程度の収差補正作用の技術
は、どちらかと云うと、メカニカル・コンペンセーショ
ンと呼ばれる技術カテゴリーに属する技術を単純に実現
化しただけのものであって、ズーム比の大きなズームレ
ンズにも適用し得るフローティング作用の実現化技術と
は云い難いものである。

しかも、この従来技術では、ズーミングのための操作
を、撮影光路の下方部位に設置された円板状カム板25を
光軸に対して平行な水平面内で回転させることにより行
うように構成されているために、本来が小さな円弧状の
構造となるべきズームレンズの下側部分に、円板状カム
板25を水平に設置し得るだけの大きな空間部分が必要に
なるという好ましくない問題が生じる。

この好ましくない空間部分は、ズームレンズの撮影性
能には何等の寄与もしないものであるばかりでなく、ズ
ームレンズをコンパクト化する際の大きなネックになる
という欠点に直結する結果となる。

一方、後者の公開公報に開示されたズームレンズで
は、その発明がフォーカシングに伴うフローティング作
用の実現を目的としている関係で、収差補正作用を担当
する第３レンズ群IIIとズーム系の最先頭に位置してい
る前群レンズ群Ｉとを同期的に移動させる際に、第２レ
ンズ群IIを中間に挟み込んだ状態で第３レンズ群IIIと
前群レンズ群Ｉとを連結させなければならないという厄
介な問題が生じる。

この場合連結機構は、中間に挟まれた第２レンズ群II
の保持枠（後群保持枠15）を貫通する運動伝達部材を始
めとして、ズーミング時における前群レンズ群Ｉと後群
レンズ群II,IIIとの移動量の差を調節しながら運動伝達
を行い得る伸縮自在機構をも必要とするため、これを満
足させようとすると、連結機構の構造が極めて複雑な構
成になってしまうという問題が発生する。

この問題は、ズームレンズを設計する段階でコスト高
を招くだけでなく、本来が広くないレンズ鏡胴内の空間
にこの複雑な機構を設けなければならないために、一方
では、設置スペースの確保が困難になり、他方ではズー
ムレンズのコンパクト化を防げる結果をも招来すること
になる。

しかも、この従来技術では、互いに独立した状態で移
動し得るように設けられた２つのレンズ群を、運動伝達
部材を介して同期的に移動させるのであるから、運動時
における両レンズ群間の共軸性に好ましくない問題が生
じ勝ちとなり、その結果、結像性能を劣化させる原因に
もなるという欠点も内在することになる。

ところで、ズームレンズの場合、可動レンズ群を光軸
に沿って移動させるためにカム機構を用いるケースで
は、円筒状のカム筒（枠）部材の周面に曲線状または直
線状のカム溝を設けるのが一般的である。

この場合、カム溝を切削加工法を利用して形成するケ
ースでは、精度的に精度良く仕上るという利点はあるも
ののコスト高となるために、例えば樹脂成形法のような
成形加工法を用いて安価に製造することが考えられてい
る。

しかし、カム溝を成形加工法によって製造する場合に
は、カム溝を形成する中子の抜き方向を、カム筒部材の
金型の抜き方向と直行する方向（放射方向）に設定する
必要があるため、金型の構成が複雑になり、その分だ
け、成形工程も複雑となって、期待したコスト減が得ら
れなくなるという問題を生じる。

特に、カム溝を複数本設ける必要のあるカム筒部材を
製造する場合には、各カム溝の中子の間でもそれぞれの
抜き方向を変えなければならないため、この問題がより
一層深刻になる。

それだけに止まらず、中子の抜き勾配がカム溝に残る
ため、これがカム溝と係合ピンとの嵌合時の精度を悪化
させることにもなるという問題も発生する。

そのため、先に引用した特開昭62−139510号公報の開
示技術では、カム溝の変えて板面カムを採用することに
よって加工時の簡易化を図っているが、前述したように
端面カムの適用方法に難点があるため、この加工時の簡
易化思想を生かすことができないでいる。

また、上述した問題点は、先に引用した実開昭60−98
805号公報や実開昭62−267714号公報に開示された技術
を単に適用しても解決は困難である。

本発明は、この事情に鑑みてなされたもので、変倍作
用に伴うフローティング作用をより簡単な構成で実現す
ることが可能であり、さらに、フローティング作用に伴
って発生し勝ちな結像性能の悪化を生じさせることのな
い、しかも、成形加工法を採用することも可能な新しい
ズームレンズを提供することを目的とする。

〔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、請求項１の発明は複数
のレンズ群がカム枠の回転駆動によって光軸方向へそれ
ぞれ移動してズーム変倍を行うズームレンズにおける上
記レンズ群の１つまたは複数のレンズ群内でズーム変倍
による群間移動と同時に、上記レンズ群内でも上記ズー
ム変倍に対応して上記少なくとも１つのレンズ群が光軸
方向へ移動して像面を補正するフローティング機構にお
いて、上記レンズ群内の１つのレンズ群が上記カム枠回
転駆動に応動し直進移動と同時に回転駆動して、このレ
ンズ群に隣接し且つ共通のレンズ保持枠で保持されてい
る別のレンズ群を光軸方向へ補正移動させるように構成
したことを特徴としたものである。

また、請求項２の発明は、レンズ群内の１つのレンズ
群を直進移動と同時に回転駆動させることで、このレン
ズ群枠の端面カムにばね圧接している別のレンズ群を光
軸方向へ移動させ像面を補正するように構成したことを
特徴としたものである。

また、請求項３の発明は、レンズ群内の１つのレンズ
群を直進移動と同時に回転駆動させることで、このレン
ズ群枠の周面にねじ結合した別のレンズ群を光軸方向へ
移動させて像面を補正するように構成したことを特徴と
したものである。

〔作用〕

上記のように構成されたズームレンズのフローティン
グ機構は、ズーミング操作によって各レンズ群が光軸方
向へズーム移動が行われ、このズーム移動と同時にレン
ズ群内の１つのレンズ群がカム枠の回転駆動に応動し直
進移動と共に回転駆動して、このレンズ群に係合し且つ
共通のレンズ保持枠で保持されている別のレンズ群を光
軸方向へ補正移動させるものである。

特に、上記１つのレンズ群の直進移動と回動により、
この１つのレンズ枠に形成された端面カムにばね圧接さ
れている他のレンズ枠を光軸方向にフローティング移動
させる。

また、別の構成として、１つのレンズ枠が直進運動
と回転駆動すると、この１つのレンズ枠と螺合している
他のレンズ枠とのねじ作用により、当該１つのレンズ枠
自体がフローティング移動する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明によるズームレンズのフローティン
グ機構の断面図であって、中心線から上半分はテレ状態
（望遠状態）を示し、下半分はワイド状態（広角状態）
を示している。

同図において、１は図示しないカメラ本体に固定され
た固定リングで、この固定リング１の外周面にカム枠２
が回転可能で、且つ光軸ｌ方向へ移動不能に嵌合されて
いる。このカム枠２は、その外周面基端（第１図におい
て右端側）に歯車部３を有し、この歯車部３に図示しな
い駆動源によって回転される駆動歯車４が噛合って回転
する。また、上記カム枠２の外周面には、１群移動枠５
が移動可能に嵌合されており、この１群移動枠５に植設
され、その周面にカラーが嵌合されたピン６が上記カム
枠２に形成したカム溝７および上記固定リング１に形成
した光軸Ｏ方向に延びる直進溝8aに係合している。さら
に、上記１群移動枠５は、その外周面にヘリコイドねじ
９を介して１群レンズ枠10とねじ結合している。

上記１群レンズ枠10の前方開口部には、１群レンズ11
が保持されており、また、１群レンズ枠10は、その外周
面後部に形成された歯車部12に図示しない駆動源によっ
て回転される上記駆動歯車４とは別の駆動歯車13が噛合
って回転駆動され、光軸方向へ移動可能である。14は１
群レンズ枠10の外周を覆っている鏡筒カバーを示す。

一方、上記固定リング１の内周面前方側には２群レン
ズ15を保持した２群レンズ枠16が移動可能に嵌合され、
この２群レンズ枠16に植設され、その外周にカラーが嵌
合されたピン17が上記カム枠２に形成したカム溝18およ
び固定リング１に形成した光軸方向へ延びる上記直進溝
8bに係合している。

さらに、上記固定リング１の内周面に３群レンズ20を
保持すると共に、後述する４群レンズ枠32および５群レ
ンズ26を保持する共通のレンズ保持枠としての３群レン
ズ枠21が移動可能に嵌合され、この３群レンズ枠21に植
設されその外周にカラーが嵌合されたピン22が上記カム
枠２に形成したカム溝23および固定リング１に形成した
上記直進溝8cに係合している。また、上記３群レンズ枠
21には３群レンズ20の前方に絞りユニット24が設けてあ
る。

３群レンズ枠21の内周面後部側には、５群レンズ25を
保持した５群レンズ枠26が回転可能で、光軸方向へは移
動不能に嵌合され、この５群レンズ枠26に植設されたピ
ン27が、３群レンズ枠21に穿設した切欠き逃げ28を挿通
し、固定リング１に形成したカム溝29に係合している。
また、上記５群レンズ枠26には、その前面に端面カム30
が形成してある。

また、上記５群レンズ25の前方側の３群レンズ枠21内
周面には、４群レンズ31を保持した４群レンズ枠32が移
動可能に嵌合され、この４群レンズ32に植設されたピン
33が、上記３群レンズ枠21に形成した光軸方向へ延びる
直進溝34に係合している。また、４群レンズ枠32は、そ
の前方の３群レンズ枠21との間に張設したばね35のばね
力によって該４群レンズ枠32の後面に突設した凸部36
を、上記５群レンズ枠26の前面の端面カム30に圧接して
いる。

上記４群レンズ31はズーム変倍時のレンズの収差を補
正するフローティング作用を行うためのレンズであっ
て、第２図に示す５群レンズ枠26の端面カム30の変位量
Ｄがフローティング量に対応している。

次に、この発明に係る上記実施例の動作を、テレ状態
からワイド状態にズーム変倍する動作を例として説明す
る。

まず、ズーム変倍動作のために図示しないカメラ本体
のズームスイッチを操作して駆動源を始動し、駆動歯車
４を回転させると、この駆動歯車４と噛合っている歯車
部３を介してカム枠２が回転する。このカム枠２の回転
によって、１群移動枠５のピン６がカム溝７に、また２
群レンズ枠16および３群レンズ枠21のピン17および22が
各々のカム溝18および23にそれぞれ係合されているの
で、固定リング１にそれぞれ形成した直進溝8a,8b,8cに
沿って光軸Ｏ方向に前進移動する。すなわち、第３図に
示すズームレンズの移動軌跡図のように、この例におい
ては、１群移動枠５とねじ結合している１群レンズ枠1
0、および３群レンズ枠21は、前進移動し２群レンズ枠1
6は、後退移動する。これと同時に３群レンズ枠21に保
持されている５群レンズ枠26は、そのピン27が固定リン
グ１のカム溝29に係合しているため、このカム溝29によ
って回動させられながら上記３群レンズ枠21と共に光軸
Ｏ方向へ前進移動する。

さらに、上記５群レンズ枠26の回動と光軸方向への前
進移動に伴って、この５群レンズ枠26の端面カム30に凸
部36を介してばね圧接されている４群レンズ枠32は、ピ
ン33が３群レンズ枠21の光軸方向に沿う直進溝34に係合
されて回転を阻止されているため、５群レンズ枠26と共
に光軸方向へ前進移動する動作と、５群レンズ枠26の回
動による端面カム30のカム作用により、さらに移動量に
付加されて前進移動してフローティング動作が行われ
る。

上述のように動作する各群レンズは、第３図に示すよ
うにテレ位置からワイド位置に至る移動軌跡によって１
群、２群、３群および５群レンズ11,15,20,31および25
によるズーム変倍が行われると同時に、４群レンズ31で
斜線部分相当のフローティングによる収差の補正が行え
る。

また、上記と逆にワイド状態からテレ状態への動作
は、駆動歯車４を逆転駆動することによって行われるも
のであり、それぞれの構成部材の動作は上記したところ
同様であるため、その説明は省略する。

なお、上記ズーム変倍動作とは別に、図示しない測距
手段により測距された測距情報に基づいて１群レンズ枠
10は駆動歯車13の駆動力によって回転駆動され、ヘイコ
イドねじ９を介して１群移動枠５に対して光軸方向へ前
進または後退移動してフォーカシング動作（合焦）が行
われる。

上記のように構成され且つ動作する上記実施例に係る
フローティング機構は、４群レンズ枠32のフローティン
グ動作を５群レンズ枠26に形成した端面カム30によって
行えるもので、この端面カム30の加工は、長孔状にくり
抜くカム溝に比較して加工作業が極めて容易であり、し
かも、端面カム30はプラスチック材による樹脂成形が可
能であるため安価に製作できる。

また、３群レンズ枠21、４群レンズ枠32および５群レ
ンズ枠26が、共通のレンズ保持枠としての３群レンズ枠
21内に収容された１つの集合レンズ群から構成されてい
るので、各群レンズの共軸精度が向上して良質な像面が
得られる。

第４図は、他の実施例によるズームレンズのフローテ
ィング機構の上半部の断面図である。ここで、１群レン
ズから３群レンズの構成は、上記した実施例と同一であ
るので同一符号を付して説明は省略し、構成の異なる４
群レンズおよび５群レンズについて説明する。

４群レンズ31を保持した４群レンズ枠32は、３群レン
ズ枠21の内周面に形成したねじ37にねじ結合されてお
り、また、４群レンズ枠32に植設したピン38が３群レン
ズ枠21に形成した光軸方向および回転方向に開口した切
欠き逃げ39を挿通し、固定リング１に形成したカム溝40
に係合している。一方、５群レンズ25を保持した５群レ
ンズ枠26は、上記３群レンズ枠21の内周面後部に固定
（螺着）されている。

このように構成した他の実施例に係るズームレンズの
フローティング機構は、カム枠２の回転により１群レン
ズ枠10、２群レンズ枠16および３群レンズ枠21は、前記
した実施例の動作と同様に光軸Ｏ方向へ前進移動する。
一方、上記３群レンズ枠21の光軸方向への移動に伴っ
て、この３群レンズ枠21の内周面のねじ37とねじ結合し
ている４群レンズ枠32および３群レンズ枠21の後部に固
定している５群レンズ枠26が同時に光軸方向へ移動する
が、４群レンズ枠32は、そのピン38が３群レンズ枠21の
切欠き逃げ39を貫通して固定リング１のカム溝40に係合
しているため、このカム溝40に沿ってピン38が移動する
ことにより、ねじ37の作用で回転しつつ光軸方向へ移動
してフローティング動作を行う。

上記したフローティング機構は、前記した実施例と同
様に４群レンズ枠32および５群レンズ枠26が、３群レン
ズ枠21内に収容された１つの集合レンズ群から構成さ
れ、しかも３群レンズ枠21内に４群レンズ枠32がねじ結
合されているため、各群レンズの共軸精度が高くなり良
好な結像性能が得られる。

なお、本発明は、上述した実施例のみに限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形
実施が可能である。

例えば、第１図に示した実施例において、４群レンズ
枠32を５群レンズ枠26の端面カム30に圧接するばね35
は、図示のコイルスプリング以外、板ばねなどを用いて
もよい。

また、第１図および第４図に示した実施例において、
５群レンズ枠26のピン27が係合する固定リング１に形成
したカム溝29,40は、図示した凹溝の他、リング１の厚
み方向にくり抜いた溝であってもよい。

また、この発明のフローティング機構は、カメラに適
用した例について説明したが、その他、ビデオカメラや
SVCなどの光学機器にも広く適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項１に記載の発明によれ
ば、フローティング動作が行われるレンズ群が他のレン
ズ群と共に共通のレンズ保持枠内に保持されてユニット
化されるため、共軸精度が向上し、これによって良好な
結像画面が得られる。

また、請求項２に記載の発明によれば、フローティン
グ動作させるのに樹脂加工の容易な端面カムを用い、こ
れと隣接する別のレンズ群のレンズ枠をばね圧接するよ
うに構成したから、構成が簡素でプラスチック化による
コストダウンを実現し得るズームレンズのフローティン
グ機構を提供することができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、レンズ群内
の１つのレンズ群を直進移動と同時に回転運動させるこ
とで、このレンズ群枠の周面に螺合した別のレンズ群を
ねじ作用によって光軸方向へ移動させるように構成した
から、上記請求項２に記載の発明に比べ、さらに構成の
簡素化、製作コストの低減化、小型化を実現し得るズー
ムレンズのフローティング機構を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるズームレンズのフ
ローティング機構の断面図、第２図は、４群レンズ枠と
５群レンズ枠の端面カムとの構成を示す拡大断面図、第
３図は、同実施例のズームレンズの各レンズ群の移動軌
跡図、第４図は、この発明による他の実施例によるズー
ムレンズのフローティング機構の上半部の断面図、であ
る。 １……固定リング、２……カム枠、３……歯車部、４…
…駆動歯車、５……１群移動枠、６……ピン、７……カ
ム溝、8a,8b,8c……直進溝、９……ヘリコイドねじ、10
……１群レンズ枠、11……１群レンズ、12……歯車部、
13……駆動歯車、14……鏡筒カバー、15……２群レン
ズ、16……２群レンズ枠、17……ピン、18……カム溝、
20……３群レンズ、21……３群レンズ枠、22……ピン、
23……カム溝、24……絞りユニット、25……５群レン
ズ、26……５群レンズ枠、27……ピン、28……切欠き逃
げ、29……カム溝、30……端面カム、31……４群レン
ズ、32……４群レンズ枠、33……ピン、34……直進溝、
35……ばね、36……凸部、37……ねじ、38……ピン、39
……切欠き逃げ、40……カム溝。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレンズ群がカム枠の回転駆動によっ
   て光軸方向へそれぞれ移動してズーム変倍を行うズーム
   レンズにおける上記レンズ群の１つまたは複数のレンズ
   群内でズーム変倍による群間移動と同時に、上記レンズ
   群内でも上記ズーム変倍に対応して上記少なくとも１つ
   のレンズ群が光軸方向へ移動して像面を補正するフロー
   ティング機構において、上記レンズ群内の１つのレンズ
   群が上記カム枠回転駆動に応動し直進移動と同時に回転
   駆動して、このレンズ群に隣接し且つ共通のレンズ保持
   枠で保持されている別のレンズ群を光軸方向へ補正移動
   させるように構成したことを特徴とするズームレンズの
   フローティング機構。
2. 【請求項２】レンズ群内の１つのレンズ群を直進移動と
   同時に回転駆動させることで、このレンズ群枠の端面カ
   ムにばね圧接している別のレンズ群を光軸方向へ移動さ
   せ像面を補正するように構成したことを特徴とする請求
   項１記載のズームレンズのフローティング機構。
3. 【請求項３】レンズ群内の１つのレンズ群を直進移動と
   同時に回転駆動させることで、このレンズ群枠の周面に
   ねじ結合した別のレンズ群を光軸方向へ移動させて像面
   を補正するように構成したことを特徴とする請求項１記
   載のズームレンズのフローティング機構。