JP3455581B2 - 高倍率ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、インナフォーカス方式
のズームレンズであって、特に合焦を高精度を行うこと
ができるズームレンズに関するものである。 【０００２】 【従来の技術とその問題点】例えばズーム倍率が３倍を
超える高倍率ズームレンズにおいて、前群繰り出し合焦
方式にすると、合焦のための合焦移動レンズ群が最も被
写体に近いレンズ群となる。その結果、合焦移動レンズ
群の有効口径が極めて大きくなり、また合焦移動レンズ
群を移動させるための移動機構が大型化し、特に自動合
焦に不利となる問題があった。このため、前群繰り出し
合焦方式でない、いわゆるインナフォーカス方式のズー
ムレンズが提案されている。しかし、一般に、インナフ
ォーカス方式のズームレンズにおいては、同一物体距離
に対して、ズーミングにより焦点距離が変化するに伴い
ピント面が移動する。従って、このズームレンズにおい
ては、合焦レンズ群用の独立した繰り出し機構を設ける
等して、ズーミングに伴い合焦レンズ群の移動量を変化
させなければならない問題があった。この問題を解決す
るために、インナフォーカス方式のズームレンズにおい
て、焦点距離の変化に伴う合焦レンズの繰り出し量を自
動的に補正するものが、特公平３−２３８９０号公報に
おいて提案されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上述し特公平３−２３
８９０号公報において提案されてズームレンズを実施す
ると、特に５倍前後のズーム比を超える高倍率合焦レン
ズにおいては、合焦レンズ群を繰り出すための案内カム
溝の作動傾斜角度すなわち案内されるピンの移動方向と
カム面のなす角度が小さい部分ができ、ある焦点距離に
おいて合焦操作を滑らかに行うことができず、さらに合
理的な自動合焦機構を構成することができない問題があ
った。 【０００４】 【発明の目的】本発明は、従来のインナーフォカス方式
のズームレンズにおけるこのような問題に鑑みてなされ
たものであって、高倍率ズームレンズの合焦レンズをズ
ーミングのために繰り出すための繰り出し機構と合焦の
ために繰り出すための合焦レンズ繰り出し機構を共通に
して小型化するとともに、ズーミングの全領域において
合焦操作を滑らかに行うことができる高倍率ズームレン
ズを提供することを目的とする。 【０００５】 【発明の構成】本発明は、ズーム作動よって変化する焦
点距離に対応した合焦レンズの繰出し量を繰出すための
複数の合焦カム曲線を、光軸を中心とする角度位置を変
えることによって重ねて形成され合焦レンズ合焦カムを
有するインナフォーカス方式のズームレンズであって、
前記合焦レンズ合焦カムを設けた合焦レンズ移動筒と、
前記合焦レンズ移動筒に連結されて、前記合焦レンズを
支持する合焦レンズ支持枠と、前記合焦レンズ合焦カム
に係合する合焦レンズ案内ピンと、前記合焦レンズのズ
ーム繰出し量を繰出すための合焦レンズズームカムを設
けた変倍カム筒と、前記合焦レンズズームカムに係合す
る合焦レンズ回転ピンとを有し、前記合焦レンズ案内ピ
ンと前記合焦レンズ回転ピンを連結して、前記変倍カム
筒の回動によって前記合焦レンズ案内ピンを前記合焦レ
ンズ合焦カム内で変位させることを特徴とする高倍率ズ
ームレンズである。 【０００６】 【作用】本発明のインナフォーカス方式のズームレンズ
においては、合焦レンズの合焦移動を行わせるための合
焦レンズ合焦カムと、合焦レンズのズーミング移動を行
わせるための合焦レンズズーミングカムとを独立して設
け、上記合焦レンズズーミングカムの摺動子によって、
上記合焦レンズ合焦カムに係合する摺動子が合焦レンズ
合焦カム内で変移させられるように構成されるから、上
記合焦レンズ合焦カムの作動傾斜角度が合焦レンズ合焦
カム内でほぼ均一とし、従ってズーミングの全領域にお
いて合焦操作を滑らかに行うことができる。 【０００７】 【発明の原理】本発明の原理は、図８に示すように、正
の屈折力の第１レンズ群１００、合焦レンズ群である負
の屈折力の第２レンズ群１０２、正の屈折力の第３レン
ズ群１０４、正又は負の屈折力の第４レンズ群１０６か
らなる高倍率ズームレンズについて説明する。合焦は、
第２レンズ群１０２を移動させて行う。図８の下部は、
各レンズ群のズーミングにおける繰出し量すなわち移動
軌跡を示し、上側点線Ｗがズーミング広角端を示し、下
側点線Ｔがズーミング望遠端を示す。上記高倍率ズーム
レンズにおいて、各ズーミング位置における物体距離に
対する第２レンズ群１０２の繰出し量すなわち移動量は
以下の通りである。すなわち、図９に示すように、ズー
ミングが広角端Ｐ１の場合には、物体距離∞から至近物
体距離０．８ｍに合焦するときは、第２レンズ群１０２
の移動量は合焦曲線Ｐ１に対応してΔｂ１である。物体
距離∞に合焦している場合には、ズーミング広角端Ｚ１
（Ｗ）からズーミング望遠端Ｚ５（Ｔ）へズーミングを
行う場合、第２レンズ群１０２の移動量はΔｂｚであ
る。有限物体距離ｄｉに合焦している場合に、ズーミン
グ広角端Ｚ１（Ｗ）からズーミング望遠端Ｚ５（Ｔ）へ
ズーミングを行う場合、第２レンズ群１０２の移動量は
Δｂｉ５である。有限物体距離ｄｉに合焦している場合
には、ズーミング広角端Ｚ１（Ｗ）からズーミング位置
Ｚ４へズーミングを行う場合、第２レンズ群１０２の移
動量はΔｂｉ４である。 【０００８】このような高倍率ズームレンズにおいて
は、ズーミング広角端またはズーミング望遠端から有限
物体距離に合焦するために合焦レンズ群を移動させる場
合には、ズーミングによってもピント面が移動しないよ
うにするために、合焦曲線Ｐ１ないしＰ５に代表される
無数の合焦曲線を設けて合焦レンズ群をこれらに対応し
て移動させることが考えられる。本発明は、このような
実現困難な無数の合焦曲線を設けることに替えて、ピン
ト面の移動が焦点深度内であるという許容範囲を設け
て、代表的な合焦曲線を近似的に重畳させて物体距離∞
から至近物体距離にわたって連続した一本の合焦曲線を
設けるものである。図１０ないし図１２に示すグラフ
は、５つのズーミング位置Ｐ１ないしＰ５における合焦
曲線を示し、グラフ横軸上の物体距離のスパンの取り
方、言い換えれば、横軸０．８ｍと１ｍの間隔、１ｍと
１．５ｍとの間隔、……、すなわち物体距離パラメータ
ーを変化させることによって合焦曲線が変化することを
示している。例えば、Ｐ５のグラフについては、図１０
においては上に凹であるが、図１１においてはほぼ直線
であり、図１２においては上に凸である。図１３及び図
１４のグラフは、５つのズーミング位置Ｐ１ないしＰ５
における合焦曲線を一つのグラフに示す。図１３におい
てはまだ連続曲線とならない合焦曲線を示し、図１４に
おいてはズーミング位置の配置の仕方すなわちズーミン
グパラメーター変えることによって得ることができた連
続的な近似曲線２００を示す。すなわち、このような連
続的な近似曲線のカム溝を使用することによって、高倍
率ズームレンズの合焦レンズをズーミングのために繰り
出すための繰り出し機構と合焦のために繰り出すための
合焦レンズ繰り出し機構を共通にして小型化するとがで
きる。 【０００９】 【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。実施例の
高倍率ズームレンズ１の構成は、図１及び図８に示すよ
うに、正の屈折力の第１レンズ群１００、負の屈折力の
第２レンズ群１０２、正の屈折力の第３レンズ群１０
４、正又は負の屈折力の第４レンズ群１０６からなる。
各レンズ群は、図８に移動軌跡を示すように、ズーミン
グによってそれぞれ独立して移動する。レンズマウント
２によってカメラボデイ（図示せず）に取り付けられる
レンズ鏡筒４は、図１に示すように、概ね外側から順
に、ズーム操作環１０、フォーカス操作環２０、第１レ
ンズ群移動筒３０、第１変倍カム筒４０、直進筒５０、
第２レンズ群移動筒６０、レンズマウント２と一体の固
定筒７０、第２変倍カム筒８０、第２レンズ群移動枠９
０が設けられている。ズーム操作環１０は、第１連結ピ
ン１１Ｐによって第２変倍カム筒８０に連結され、これ
と一体に回転する。フォーカス操作環２０は、レンズマ
ウント２の側にフォーカス操作摺動ピン２１Ｐが取り付
けられている。 【００１０】第１レンズ群移動筒３０は、レンズマウン
ト２の側に第１レンズ群案内ピン３１Ｐが取り付けら
れ、被写体側に第１レンズ群支持枠１００Ｓを支持して
いる。第１変倍カム筒４０は、第１レンズ群案内ピン３
１Ｐが係合する第１レンズ群第１カム溝４１と、後述す
る第２レンズ群案内ピン９１Ｐが係合する第２レンズ群
第１案内溝４２が設けられている。第１レンズ群第１カ
ム溝４１と第２レンズ群第１案内溝４２の展開図が、図
３に示される。直進筒５０は、固定筒７０の直進溝（図
示せず）に係合する直進突起（図示せず）によって回転
が規制されて直進だけ可能である。直進筒５０には、第
１レンズ群案内ピン３１Ｐが係合する第１レンズ群第２
案内溝５１、及び第２レンズ群案内ピン９１Ｐが係合す
る第２レンズ群第２カム溝５２が設けられている。直進
筒５０にはさらに、図２に示し後述する第４レンズ群案
内ピン１０６Ｐが植立されている。第１レンズ群第２案
内溝５１と第２レンズ群第２カム溝５２の展開図が、図
４に示される。第２レンズ群移動筒６０は、被写体側で
第２レンズ群支持枠１０２Ｓを介して第２レンズ群１０
２を支持している。第２レンズ群移動筒６０には、図１
４に示す近似曲線２００に対応し第２レンズ群案内ピン
９１Ｐが係合する第２レンズ群第３カム溝６２、及びフ
ォーカス操作摺動ピン２１Ｐが係合するフォーカス操作
摺動ピン案内溝６３が設けられている。第２レンズ群第
３カム溝６２とフォーカス操作摺動ピン案内溝６３の展
開図が、図５に示される。 【００１１】固定筒７０には、後述する第３レンズ群案
内ピン１０４Ｐを案内する第３レンズ群案内溝７１、及
び第４レンズ群案内ピン１０６Ｐを直進するように案内
するための第４レンズ群案内溝７２が設けられている。
第３レンズ群案内溝７１及び第４レンズ群案内溝７２の
展開図が、図６に示される。第２変倍カム筒８０は、第
３レンズ群案内ピン１０４Ｐが係合する第３レンズ群カ
ム溝８３、及び第４レンズ群案内ピン１０６Ｐが係合す
る第４レンズ群カム溝８４が設けられている。第３レン
ズ群案内ピン１０４Ｐは、第３レンズ群１０４を支持す
る第３レンズ群支持枠１０４Ｓに連結されている。第４
レンズ群案内ピン１０６Ｐは、直進筒５０に植立され、
第４レンズ群１０６を支持する第４レンズ群支持枠１０
６Ｓに連結されている。第２変倍カム筒８０にはさら
に、後述する第２レンズ群回転ピン９２Ｐが係合し、第
２レンズ群回転ピン９２Ｐに回転運動を伝えるための第
２レンズ群案内溝８５が設けられている。第２レンズ群
案内溝８５、第３レンズ群カム溝８３、及び第４レンズ
群カム溝８４の展開図が、図７に示される。第２レンズ
群移動枠９０は、被写体側に第２レンズ群案内ピン９１
Ｐが設けられ、レンズマウント２の側に第２レンズ群案
内溝８５に係合する第２レンズ群回転ピン９２Ｐが設け
られている。第２レンズ群案内ピン９１Ｐは、第２レン
ズ群第１案内溝４２、第２レンズ群第２カム溝５２、及
び第２レンズ群第３カム溝６２に係合する。 【００１２】次に、上述した構成の高倍率ズームレンズ
の作動について説明する。 （ズーム作動） ズーム操作環１０を回転すると、第１連結ピン１１Ｐを
介して第２変倍カム筒８０が回転する。第２変倍カム筒
８０の回転によって、第２変倍カム筒８０の第３レンズ
群カム溝８３と固定筒７０の第３レンズ群案内溝７１に
係合した第３レンズ群案内ピン１０４Ｐすなわち第３レ
ンズ群１０４が図８に示した移動軌跡となるように移動
する。同時に、第２変倍カム筒８０の第４レンズ群カム
溝８４と固定筒７０の第４レンズ群案内溝７２に係合し
た第４レンズ群案内ピン１０６Ｐすなわち第４レンズ群
１０６が図８に示した移動軌跡となるように移動する。
第２変倍カム筒８０の回転はさらに、第２レンズ群案内
溝８５と係合する第２レンズ群回転ピン９２Ｐ（図７に
示す）と、直進筒５０の第２レンズ群第２カム溝５２と
係合する第２レンズ群案内ピン９１Ｐ（図４に示す）と
の規制によって、第２レンズ群移動枠９０及び第２レン
ズ群案内ピン９１Ｐが回転及び前後移動する。この時、
第２レンズ群移動筒６０は、静止しているフォーカス操
作環２０の規制によって回転することはない。従って、
第２レンズ群移動枠９０の回転によって、フォーカス操
作摺動ピン２１Ｐによって回転が止められている第２レ
ンズ群移動筒６０の第２レンズ群第３カム溝６２内で第
２レンズ群案内ピン９１Ｐが移動し、その時のズーム位
置（焦点距離）に対応した第２レンズ群第３カム溝６２
の一部を合焦のために使用できるようになる。 【００１３】第２レンズ群案内ピン９１Ｐの回転はさら
に、第２レンズ群第１案内溝４２との係合によって第１
変倍カム筒４０に伝達される。第１変倍カム筒４０が回
転すると、第１レンズ群第１カム溝４１によって第１レ
ンズ群案内ピン３１Ｐが移動し（図３に示す）、第１レ
ンズ群支持枠１００Ｓすなわち第１レンズ群１００が図
８に示した移動軌跡となるように移動する。 （合焦作動） フォーカス操作環２０の回転が、フォーカス操作摺動ピ
ン２１Ｐを介して第２レンズ群移動筒６０に伝達され
る。第２レンズ群移動筒６０の回転は、第２レンズ群案
内ピン９１Ｐと第２レンズ群第３カム溝６２との係合に
よって、第１レンズ群移動筒６０が前後移動して、第２
レンズ群１０２が合焦移動する。 【００１４】 【発明の効果】本発明によるインナーフォカス方式の高
倍率ズームレンズによれば、高倍率ズームレンズの合焦
レンズをズーミングのために繰り出すための繰り出し機
構と合焦のために繰り出すための合焦レンズ繰り出し機
構を共通にして小型化するとともに、ズーミングの全領
域において合焦操作を滑らかに行うことができる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例の高倍率ズームレンズの広角状
態の断面図である。 【図２】本発明の実施例の高倍率ズームレンズの望遠状
態の断面図である。 【図３】本発明の実施例の第１変倍カム筒のカム展開図
である。 【図４】本発明の実施例の直進筒のカム展開図である。 【図５】本発明の実施例の第１レンズ群移動筒のカム展
開図である。 【図６】本発明の実施例の固定筒のカム展開図である。 【図７】本発明の実施例の第２変倍カム筒のカム展開図
である。 【図８】本発明の実施例の光学系のレンズ群移動説明図
である。 【図９】合焦レンズの合焦曲線を並べて記載したグラフ
図である。 【図１０】合焦レンズの合焦曲線を同一原点で一つのグ
ラフに記載したグラフ図である。 【図１１】合焦レンズの合焦曲線を同一原点で一つのグ
ラフに記載したグラフ図である。 【図１２】合焦レンズの合焦曲線を同一原点で一つのグ
ラフに記載したグラフ図である。 【図１３】合焦レンズの合焦曲線を原点をずらして一つ
のグラフに記載したグラフ図である。 【図１４】合焦レンズの合焦曲線を原点をずらして一つ
のグラフに記載したグラフ図である。 【符号の説明】 １ 高倍率ズームレンズ ２ レンズマウント ４ レンズ鏡筒 １０ ズーム操作環 １１Ｐ 第１連結ピン ２０ フォーカス操作環 ２１Ｐ フォーカス操作摺動ピン ３０ 第１レンズ群移動筒 ３１Ｐ 第１レンズ群案内ピン ４０ 第１変倍カム筒 ４１ 第１レンズ群第１カム溝 ４２ 第２レンズ群第１案内溝 ５０ 直進筒 ５１ 第１レンズ群第２案内溝 ５２ 第２レンズ群第２カム溝 ６０ 第２レンズ群移動筒 ６２ 第２レンズ群第３カム溝 ６３ フォーカス操作摺動ピン案内溝 ７０ 固定筒 ７１ 第３レンズ群案内溝 ７２ 第４レンズ群案内溝 ８０ 第２変倍カム筒 ８３ 第３レンズ群カム溝 ８４ 第４レンズ群カム溝 ８５ 第２レンズ群案内溝 ９０ 第２レンズ群移動枠 ９１Ｐ 第２レンズ群案内ピン ９２Ｐ 第２レンズ群回転ピン １００ 第１レンズ群 １００Ｓ 第１レンズ群支持枠 １０２ 第２レンズ群 １０４ 第３レンズ群 １０４Ｐ 第３レンズ群案内ピン １０４Ｓ 第３レンズ群支持枠 １０６ 第４レンズ群 １０６Ｐ 第４レンズ群案内ピン １０６Ｓ 第４レンズ群支持枠 ２００ 近似曲線

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ズーム作動よって変化する焦点距離に対
   応した合焦レンズの繰出し量を繰出すための複数の合焦
   カム曲線を、光軸を中心とする角度位置を変えることに
   よって重ねて形成され合焦レンズ合焦カム６２を有する
   インナフォーカス方式のズームレンズであって、 前記合焦レンズ合焦カム６２を設けた合焦レンズ移動筒
   ６０と、 前記合焦レンズ移動筒６０に連結されて、前記合焦レン
   ズ１０２を支持する合焦レンズ支持枠１０２Ｓと、 前記合焦レンズ合焦カム６２に係合する合焦レンズ案内
   ピン９１Ｐと、 前記合焦レンズ１０２のズーム繰出し量を繰出すための
   合焦レンズズームカム８５を設けた変倍カム筒８０と、 前記合焦レンズズームカム８５に係合する合焦レンズ回
   転ピン９２Ｐとを有し、 前記合焦レンズ案内ピン９１Ｐと前記合焦レンズ回転ピ
   ン９２Ｐを連結して、前記変倍カム筒８０の回動によっ
   て前記合焦レンズ案内ピン９１Ｐを前記合焦レンズ合焦
   カム６２内で変位させることを特徴とする高倍率ズーム
   レンズ。