JP2984357B2 - ズームレンズ鏡筒 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、インナーフオーカスズームレンズに関する
もので、特にズームストロークの大きいレンズを、フオ
ーカスレンズとした場合に有効である。

「従来の技術」 近年ズームレンズのコンパクト化、高倍率化、及びオ
ートフオーカス化に共ない、物体側となる第１群のレン
ズ以外を移動させるインナーフオーカス方式が一般的と
なりつつある。そのフオーカス駆動方法として、本出願
人が提案した特願平１−284594に見られるようにフオー
カスレンズに設けられたフオーカスピンを、フオーカス
駆動部から突出したキーにより駆動していた。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら上記提案に於ては、 フオーカスレンズ群のズーミングの移動量が大きい場
合にフォーカスピンと、フオーカスキーの連結に無理を
生じることも考えられ、ズーム移動量の少ない群を、フ
オーカス群にするようにしていた。

「課題を解決するための手段」 本発明によれば、フォーカシングとズーミングの際に
光軸方向に移動するためのレンズ（VI）と、前記レンズ
を保持する保持鏡筒（19）と、前記保持鏡筒（19）をズ
ーミングの際に光軸方向に移動させるためのカム筒（1
3）と、前記保持鏡筒をフォーカシング時に駆動するた
めの駆動部材（６）と、前記駆動部材（６）によって光
軸回りに回動されるとともに光軸方向を長手とした縦溝
（8b）を有する連絡鏡筒（８）とを有し、ズーミング時
には前記縦溝を前記保持鏡筒が摺動するように前記カム
筒を介して前記保持鏡筒を移動させ、フォーカシング時
には前記縦溝を前記保持鏡筒が摺動するように前記連絡
鏡筒を介して前記駆動部材の駆動力を連絡させて前記保
持鏡筒を移動させたことで、ズーミングによる移動量の
大きいレンズ（フォーカスレンズ）によるフォーカシン
グを可能にしたものである。

「実施例」 第１図から第10図は、本発明の１実施例を示し、第１
図はレンズのテレ端状態を示す断面図である。第２図は
レンズのワイド端を示す断面図である。第３図はカム筒
の展開図である。第４図は固定筒の展開図である。第５
図は第５群鏡筒の嵌合部の展開図である。第６図は１群
鏡筒の展開図である。第７図はフード用カム筒の展開図
である。第８図はフオーカス連絡筒の展開図である。第
９図は各ズーム群のズーミングに於ける、ズームの移動
線図である。第10図はフオーカス回りの詳細図である。

第１図〜第９図において、Ｉは１群レンズ、IIは２群
レンズ、IIIは３群レンズ、IVは４群レンズ、Ｖは５群
レンズ、VIは６群レンズを表わす。（尚第１図中Ａで表
してある部分は着脱可能である所のフイルターであ
る。） 図中１は固定筒で、1aは外面直進溝、1bは内面直進
溝、1cは２群保持穴でそれぞれに等分に３本づつ設けら
れている。又大径部1hには周穴1iを有している。２はマ
ウントで、ビス2aで前記固定筒１に固着されていると共
に、ウラブタ３を保持し、又着脱ストツパーピン2bを有
している。前記固定筒１はその外周部1eを持ち、該大径
部1eには距離窓部４を有すると共に、該大径部1eの内面
には段部1fと嵌合部1gを有し、該段部1fと嵌合部1gにお
いて、回転筒５を回転自在に保持している。該回転筒５
の先端には、ピン5aが対向２ケ所で外周部からネジ込ま
れており、又後端内周部に向っては、３ケ所の突起部5b
を有している。６はフオーカスユニツトで、ビス6bによ
り前記固定筒１にユニツト本体6aが固着されている。

又6cは公知の超音波モーターである。6dは出力部材で
ある。6eはコロ部材でコロリング6gの外周部に軸ビス6f
で３ケ所等分に回転自在に保持されている。尚前記コロ
リング6gは内径で前記ユニツト本体6aに嵌合し回転自在
に保持されていると共に、外周部には距離目盛6iが設け
られている。又、6hは中間部材で、前記ユニツト本体6a
に嵌合保持されると共に、外周部には３ケ所の嵌合縦部
6jを持ち、該嵌合縦溝部6jが前記回転筒５の後端内周部
の突起部5bと嵌合し、該回転筒５と一体となって回転出
来る。又、6kは前記超音波モーター6cの加圧部材であ
り、前記ユニツト本体6aの中で、前記超音波モーター6
c、出力部材6d、コロ部材6e、中間部材6hを順番に同時
に加圧している。７はフオーカスキーで、ビス7aにより
前記フオーカスユニツト６中のコロリング6gに固着され
ている。又、該キー７は不図示の嵌合縦溝部7bを有して
いる。

８はフオーカス連絡筒で、前記固定筒１の内面と嵌合
している。又、内周面に縦溝8bを有している。ピン8aは
該フオーカス連絡筒８の外周面にネジ込まれており、前
記固定筒１の小径部1hの周穴1iで、スラスト規制を受
け、又、前記キー７の不図示の嵌合縦溝部7b（以下キー
と言う）によって、回転規制を受けている。

９は１群鏡筒で前記１群レンズＩを保持すると共に、
その後端内面部にある嵌合部9aにおいて、前記固定筒１
と嵌合し、又、同時に後端内面部には直進キー9bがビス
9cにより固着されている。そして、該直進キー9bが前記
固定筒１の外面直進溝1aと嵌合することにより、前記固
定筒１に対し直進自在に保持されている。又、該１群鏡
筒９には、その前半部にカム溝9dを等分に３本有してい
る。又、その外周嵌合部にはフード用カム筒10を嵌合保
持すると共に、該フード用カム筒10のスラスト規制も実
現し、該フード用カム筒10を、第１群鏡筒９に対し定位
置で自在に回転出来る様に保持している。

9eは前記１群鏡筒９の前方外周部に設けられたダボで
等分に３ケ所設けられている。9fは前記１群鏡筒９の外
周側に伸びたツバ部でその外周部には嵌合部9gを有す
る。前記フード用カム筒10には直進ミゾ10aとカム溝10a
が共に３本づつ等分に設けられている。

11は操作環で、内面に中間部に嵌合受け部11aを持ち
該嵌合受け部11aが前記１群鏡筒９の外周側に伸びたツ
バ部9fに設けられた嵌合部9gと嵌合及びスラスト規制を
行う事により、該操作環11は前記１群鏡筒９に対し、同
時に前後運動の操作を与える事が出来る。又、該操作環
11の内面には、内面縦溝11bが対向２ケ所設けられてい
て、該内面縦溝11bが前記回転筒５の先端に対向２ケ所
に外周部からネジ込まれたピン5aと嵌合している事によ
り、前記操作環11の回転操作を常に安定して前記回転筒
５と前記フオーカスユニツト６中の中間部材6hに伝達す
る事が可能になっている。

12はフイルター枠で、先端内周部に前記フイルターＡ
をネジ込む為のフイルターネジ12aが切ってあり、又後
端内周部には嵌合部12bを持ち、該嵌合部12bには内周に
ダボ12cが３ケ所等分に設けられている。又、中間部内
面には縦溝12dが３ケ所等分に設けられている。該縦溝1
2dは前記１群鏡筒９の前方外周部に設けられたダボ9eと
嵌合し、回転規制をされる。更に、該フイルター枠12の
後端内周部の嵌合部12bが前記フード用カム筒10の外周
と嵌合すると同時に、前記フイルター枠12の後端内周部
の嵌合部12bの内側に３ケ所等分に設けられたダボ12c
が、前記フード用カム筒10に設けられたカム溝10bと係
合しているため、結局フード用カム筒10が回転すると、
フイルター枠12が１群鏡筒９に保持された１群レンズＩ
に対して直進繰出しを行う。

13はカム筒で略大径部13aと小径部13bを持ち、該大径
部13aは、前記固定筒１の内径に嵌合保持されている。
又該大径部13aには第３図に示したように、固定ピンカ
ム13c、３群カム13d、４群カム13e、５群カム13fが各々
等分に３本づつ設けれらている。又、小径部13bは、フ
オーカスカム13gが設けられている。又、前端外周部は
一段径が大きくなった嵌合部13hがあり、該嵌合部13hの
外面には嵌合ピン13iが等分に３ケ所ネジ込まれてい
る。

該嵌合ピン13iは、１群鏡筒９のカム溝9dを貫通し
て、前記フード用カム筒10の直進ミゾ10aにも同時に係
合している。この為、該カム筒13の回転量が前記フード
用カム筒10の回転量を規制する事となり、前述の説明に
より前記フイルター枠12の繰出し量を決定している訳で
ある。

14は２群鏡筒で、２群レンズを保持し、外周には嵌合
部14aを有し、該嵌合部14aには固定ピン14bが等分３ケ
所設けられている。尚該嵌合部14aに設けられた固定ピ
ン14bは前記カム筒13の大径部13aに設けられた固定ピン
カム13cに係合すると同時に、前記固定筒１に設けられ
た２群保持穴1cに係合している。この為該２群鏡筒14は
前記固定筒１に対して固定である。又、前記カム筒13は
大径部13aに設けられた固定ピンカム13cと前記１群鏡筒
９の前半部に設けられたカム溝9dの形状の２つの位置要
素により、回転位置とスラスト位置が決り、結局該カム
筒13は前記操作環11の前後運動を行う事により、回転繰
出し動作を行う。13jは移動絞りで、前記カム筒13の前
端面に固着されている。

15は５群鏡筒で５群レンズを保持すると共に、嵌合部
15aを持ち、前記カム筒13の大径部13aに嵌合保持されて
いる。更に、該５群鏡筒15の嵌合部15aには第５図に示
されるように５群ピン15bがネジ込まれると共に、３群
ミゾ15c、４群ミゾ15dが各々３本づつ等分に設けられて
いる。前記５群鏡筒15の嵌合部15aにネジ込まれた５群
ピン15bが前記カム筒13の大径部13aに設けられた５群カ
ム13fと、前記固定筒１の内面直進溝1bに同時に係合し
ているので、前述のカム筒13の回転繰出し動作によって
所定のズーム移動を直進で行う事が出来る。

16は公知の電磁絞りユニツトである。

17は３群鏡筒で、第３群レンズIIIと電磁絞りユニツ
ト16を保持している。

又、３群鏡筒17は前記５群鏡筒15に嵌合保持されると
共に、嵌合面にネジ込まれた３群ピン17aが５群鏡筒15
の嵌合部15aに設けられた３群ミゾ15cと、前記カム筒13
の大径部に設けられた３群カム13dに同時に係合してい
るので、カム筒13の回転繰出し動作によって所定のズー
ム移動を直進で行う事が出来る。

18は４群鏡筒で、第４群レンズIVを保持している。又
５群鏡筒15に嵌合保持されると共に、嵌合面にネジ込ま
れた４群ピン18aが前記５群鏡筒15の嵌合部15aに設けら
れた４群ミゾ15dとカム筒13の大径部に設けられた４群
カム13eに同時に係合しているので、前記３群鏡筒17と
同様にカム筒13の回転繰出し動作によって所定のズーム
移動を直進で行う事が出来る。

19は６群鏡筒で第６群レンズVIを保持すると共に、カ
ム筒13の小径部13bの内面に嵌合保持されると共に、６
群鏡筒19の嵌合部にネジ込まれた６群ピン19aがカム筒
６のフオーカスカム13gとフオーカス連絡筒８の内周面
の縦溝8bと係合して位置決めされている。

第９図においてズームパラメーターを、ワイド端でＰ
＝０、テレ端でＰ＝１と変化するパラメーターＰで表わ
すとする。

第１群Ｉは略直線繰出しであるが第１群Ｉのズーム移
動量Z₁（Ｐ）をＰの関数で表わすと、 Z₁（Ｐ）＝−87.7291×Ｐ −5.9751×P² ＋38.227×P³ −18.8765×P⁴ −7.2885×P⁵ ＋6.64197×P⁶ …（式１） となる。

第２群は固定群である。

第３群は非線形に繰出す。

第４群も非線形に繰出す。

第５群も非線形に繰出す。

第６群も非線形に繰出す。更に、本実施例において
は、該第６群VIにフオーカス動作を兼用させている為、
無限撮影状態のズーム移動量を前述の第１群Ｉのズーム
移動量Z₁（Ｐ）と同様にＰの関数Z₆（Ｐ）で表すと、 Z₆（Ｐ）＝−52.2729×Ｐ ＋23.3911×P² ＋39.3588×P³ −236.458×P⁴ ＋530.4948×P⁵ −580.5656×P⁶ ＋292.4738×P⁷ −56.326298×P⁸ …（式２） となる。

又、該６群VIのフオーカス時における繰出し量を各撮
影物体毎に前述のZ₆（Ｐ）を基準位置として考えた場合
にＤΧ（Ｐ）で表わすとき、無限遠の場合から各距離の
繰出し量は次の様に表わされる。

ＤΧ▲^∞ _（Ｐ）▼＝０ …（式３） ＤΧ▲^10m _(P)▼＝0.04841255 ＋0.16812652×Ｐ ＋0.34974622×P² ＋0.46356797×P³ −0.0740180230×P⁴ ＋2.83737350×P⁵ −4.76278140×P⁶ ＋5.50027880×P⁷ −2.22196430×P⁸ …（式４） ＤΧ▲^5m _(P)▼＝0.0988010890 ＋0.34263702×Ｐ ＋0.706005850×P² ＋0.857507810×P³ ＋0.486142130×P⁴ ＋3.78180260×P⁵ −6.76691370×P⁶ ＋9.04521350×P⁷ −3.90948150×P⁸ …（式５） ＤΧ▲^3.5m _(P)▼＝0.143319050 ＋0.49750616×Ｐ ＋1.01685820×P² ＋1.13980170×P³ ＋1.47082140×P⁴ ＋3.08519780×P⁵ −6.29037660×P⁶ ＋10.5275300×P⁷ −5.16737120×P⁸ …（式６） ＤΧ▲^2.6m _(P)▼＝0.196421380 ＋0.682520480×Ｐ ＋1.38218740×P² ＋1.40201600×P³ ＋3.18587210×P⁴ ＋0.552946600×P⁵ −3.22240080×P⁶ ＋10.4507290×P⁷ −5.61543700×P⁸ …（式７） ＤΧ▲^2m _P)▼＝0.260856040 ＋0.907314670×Ｐ ＋1.81794550×P² ＋1.62177480×P³ ＋5.97213570×P⁴ −4.74771310×P⁵ ＋3.77587490×P⁶ ＋7.93172350×P⁷ −5.74555960×P⁸ …（式８） ＤΧ▲^1.5m _(P)▼＝0.358994040 ＋1.25004060×Ｐ ＋2.46682720×P² ＋1.77421100×P³ ＋11.5002260×P⁴ −16.9023260×P⁵ ＋20.4448820×P⁶ −0.379385290×P⁷ −4.63678140×P⁸ …（式９） ＤΧ▲^1m _(P)▼＝0.575488470 ＋1.97142940×Ｐ ＋3.98074080×P² ＋4.58489030×P³ ＋2.15385680×P⁴ ＋21.8279620×P⁵ −40.3965620×P⁶ ＋51.3659280×P⁷ −21.7564020×P⁸ …（式10） ＤΧ▲^70cm _(P)▼＝0.901905270 ＋3.06121860×Ｐ ＋6.06886870×P² ＋7.03123610×P³ ＋3.33171080×P⁴ ＋25.0760880×P⁵ −38.7647970×P⁶ ＋50.1789960×P⁷ −20.9403790×P⁸ …（式11） ＤΧ▲^50cm _(P)▼＝1.45026280 ＋4.85288590×Ｐ ＋9.31607390×P² ＋10.2444070×P³ ＋8.34099680×P⁴ ＋13.4401970×P⁵ −1.71919980×P⁶ ＋10.7024390×P⁷ −3.27838780×P⁸ …（式12） 第10図は、前記カム筒13の小径部13bに設けられたフ
オーカスカム13gのワイド端と同フオーカスカム13g′の
テレ端の状態とそれに関わる前記フオーカス連絡筒８回
りの詳細図で、矢印Ａはフオーカス無限の状態からフオ
ーカス至近の状態へ、前記フオーカス連絡筒８が移行す
る経過を示している。又、矢印Ｂは、先のズームのワイ
ド端からテレ端へ移行する経過を示していて該矢印Ｂは
前記カム筒13の大径部13aに設けられた固定ピンカム13c
に等しい。

＊図中z6の長さは、６群の無限状態のズーミング移動量
である。

＊図中θは、フオーカスの無限からの回転角である。

＊図中ＦΧ（ワイド、θ）は、Ｆ（θ）に於けるワイド
端でのフオーカス移動量である。

＊図中ＦΧ（テレ、θは、Ｆ（θ）に於けるテレ端での
フオーカス移動量である。

図より明らかな様にズームがテレ端に近付くほどフオ
ーカス移動量ＦΧが大きくなる事がわかる。

＊尚、図中ポイントＡは、カム形状を表すときの原点で
ある。

「フオーカスカム形状の説明」 第10図においてポイントＡは、ワイド端でのフオーカ
ス無限位置に相当しこれを原点としている。該ポイント
Ａから図中右方向を正とするパラメーターＰを考え、Ｐ
＝１がテレ端の無限位置の横座標となるようにする。
又、原点Ａからの光の通過する方向（図の下の方向）へ
正の値を与える、カムの縦座標をDF（Ｐ）とするとき。

DF（Ｐ）＝0.16483574×Ｐ ＋0.23411311×P² ＋1.0812920×P³ −3.0355993×P⁴ ＋6.0473302×P⁵ −4.0403452×P⁶ ＋1.3991619×P⁷ …（式13）である。

「ズーム動作の説明」 次の上記構成に於て、ズーミング操作のために前記操
作環11をワイド端からテレ端に引き出すと、前述のよう
に１群鏡筒９は同量直進移動し、同時にカム筒13は回転
繰り出しを行なう。このためフイルター枠は１群鏡筒９
に対して直進繰りだしを行なう。又、前記カム筒13の回
転繰り出しにより５群鏡筒15は直進移動を行ない、同時
に３群鏡筒17及び４群鏡筒18も同時に直進移動を行な
う。

一方６群鏡筒は、前述の通りフオーカス固定の状態で
は、フオーカスキーに連なる、フオーカス連絡筒８の縦
溝8bにより、その回転規制を受けているので、直進移動
を行なう。

「フオーカス動作の説明」 フオーカス回転角θは、本実施例において正の値を持
っている。

（これをワイドスタートのカムと呼ぶこととする。）ズ
ーム量Ｐに於けるフオーカス回転角θに於ける繰り出し
量は、（Ｐ＋θ）に於けるカム座標DF（Ｐ＋θ）が
（Ｐ）に於けるカム座標DF（Ｐ）からどれだけ変化した
かを求めればよい。

よって、繰り出し量をDF（Ｐ、θ）と置くと、 DF（Ｐ、θ）＝DF（Ｐ＋θ）−DF（Ｐ） で表される。ここで例えばＰ＝１、つまり、テレ端に於
て、ある撮影距離（仮にxm）に於ける繰り出し量ＤΧ
（１）xmとDF（１、０）が同じになれば、テレ端で合焦
したことになりその時のθを変えないで（言い換えると
フオーカスを固定して）ズーミングをＰ＝１からＰ＝０
へと変化させるとき、 カムのずれ量ΔＤΧ（Ｐ）xmは、 ΔＤΧ（Ｐ）＝DF（Ｐ、θ）−ＤΧ（１）xm …（式1
5） で表され、 ΔＤΧ（Ｐ）が、常に（Ｐ＝０からＰ＝１の間で）０
に近くなるように、前述の（式13）で表される前記カム
13gを決めてある。

「発明の効果」 以上説明したように、 フォーカッシングとズーミングの際に移動するレンズ
（フォーカスレンズ）へ、前記フオーカス駆動部材のフ
オーカス駆動力を仲介して伝達する連絡筒を備えたこと
により、ズーミングによる移動量の大きいフオーカスレ
ンズのフオーカス駆動を可能にし、高倍率のズームレン
ズ鏡筒を、コンパクトに設計できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例としてのズームレンズ鏡筒のテレ端状
態の断面図である。 第２図は、第１図のズームレンズ鏡筒のワイド端状態の
断面図である。 第３図は、第１図のカム筒の展開図である。 第４図は、第１図の固定筒の展開図である。 第５図は、第１図の第５群鏡筒の嵌合部の展開図であ
る。 第６図は、第１図の１群鏡筒の展開図である。 第７図は、第１図のフード用カム筒の展開図である。 第８図は、第１図のフオーカス連絡筒の展開図である。 第９図は、本実施例の各ズーム群のズームの移動線図で
ある。 第10図は、本実施例のフオーカス回りの詳細図である。 １……固定筒 ５……回転筒 ６……フオーカスユニツト 6a……ユニツト本体 6c……超音波モーター 6d……モータ出力部材 6h……中間部材 ７……キー ８……フオーカス連絡筒 8a……ピン 8b……縦溝 ９……１群鏡筒 10……フード用カム筒 11……操作かん 13……カム筒 13d……３群カム 13e……４群カム 13f……５群カム 13g……フオーカスカム 14……２群鏡筒 15……５群鏡筒 17……３群鏡筒 18……４群鏡筒 19……６群鏡筒 ポイントＡ……カムの原点 矢印Ａ……至近フオーカス回転方向 θ……フオーカス回転角 ＦΧ……フオーカス繰り出し量 Z6……フオーカス群のズーム移動量

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フォーカシングとズーミングの際に光軸方
   向に移動するためのレンズと、前記レンズを保持する保
   持鏡筒と、前記保持鏡筒をズーミングの際に光軸方向に
   移動させるためのカム筒と、前記保持鏡筒をフォーカシ
   ング時に駆動するための駆動部材と、前記駆動部材によ
   って光軸回りに回動されるとともに光軸方向を長手とし
   た縦溝を有する連絡鏡筒とを有し、ズーミング時には前
   記縦溝を前記保持鏡筒が摺動するように前記カム筒を介
   して前記保持鏡筒を移動させ、フォーカシング時には前
   記縦溝を前記保持鏡筒が摺動するように前記連絡鏡筒を
   介して前記駆動部材の駆動力を連絡させて前記保持鏡筒
   を移動させたことを特徴とするズームレンズ鏡筒。