JP4006085B2 - 回転式ズームレンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カム圧力角度を大きく操作性がよく、円滑かつ高精度なズーム微調整を容易に行うことができる回転式ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術と問題点】
例えばズーム倍率が３倍を超える回転式ズームレンズにおいては、レンズ群の移動量が大きくなり、従来の固定筒ではその移動量をカバーしきれないという問題があった。これを解決するためにカム筒の回転角度を大きくすることが考えられるが、この場合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複雑化し、特に自動合焦に不利となる問題があった。
一方、カム筒の一定の角度範囲の回転によってレンズ群の大きな移動量を得ようとすると、光軸を含む平面とカム溝とのなす角度、すなわちカム展開図における光軸方向とカム溝のなす角度に対する角度であるカム圧力角度が例えば３５度より小さくなって、ズーム操作環を軽く回転させてレンズ群を移動させることが困難になり、ズーム調整に不利となる問題がある。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、従来の回転式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、全体をコンパクトにすることができ、カム圧力角度を大きくして、いずれの焦点距離においても小さな操作力によってズーム操作を滑らかにかつ高精度に行うことができる高倍率の回転式ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００４】
【発明の構成】
本発明は、ズーム操作によりズーム操作環（１０）に連動して光軸中心に回動して回転駆動力を伝達するズーム駆動ピン（９３）と、
ズーム操作により光軸上を移動するレンズ（２１２）を保持するレンズ保持枠（２１０）に連結されたレンズ保持枠駆動ピン（２１６）と、
第１補正カム曲線（４２ＡＣ）に沿って形成され、前記ズーム駆動ピン（９３）がカム係合する駆動カム溝（４２Ａ）と、第２補正カム曲線（４１ＡＣ）に沿って形成され、前記レンズ保持枠駆動ピン（２１６）がカム係合するレンズ保持枠駆動カム（４１Ａ）とを有するカム筒（４０）とを有する回転式ズームレンズであって、
前記レンズ保持枠駆動カム（４１Ａ）における基準カム曲線（４１ＢＣ）と、一定カム圧力角度以上のカム圧力角度を有してカム作動可能な前記第２補正カム曲線（４１ＡＣ）との光軸と直交する方向のずれ量と、前記駆動カム溝（４２Ａ）における光軸と平行な基準直線（４２ＢＣ）と前記駆動カム溝（４２Ａ）の前記第１補正カム曲線（４２ＡＣ）との光軸と直交する方向のずれ量とを等しくしたことを特徴とする回転式ズームレンズである。
【０００５】
本発明の実施態様は、前記駆動カム溝（４２Ａ）の前記第１補正カム軸線（４２ＡＣ）が、弓形であることを特徴とする。
また、前記駆動カム溝（４２Ａ）の前記第１補正カム軸線（４２ＡＣ）が、Ｓ形であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の効果】
本発明によれば、全体をコンパクトにすることができ、カム圧力角度を大きくして、いずれの焦点距離においても小さな操作力によってズーム操作を滑らかにしかつ高精度に行うことができる高倍率の回転式ズームレンズを提供することができる効果を有する。
【０００７】
【実施例】
本発明の実施例の高倍率ズームレンズ１の光学系は、第２レンズ群の移動によって合焦するインナーフォーカス式のものであって、図１及び図２に示すように、第１レンズ群支持枠２１０に支持され正の屈折力を有する第１レンズ群２１２、第２レンズ群支持枠２２０に支持され負の屈折力の第２レンズ群２２２、第３レンズ群移動枠２３０に支持され正の屈折力の第３レンズ群２３２、第４レンズ群支持枠２４０に支持され正又は負の屈折力の第４レンズ群２４２からなる。各レンズ群は、図１３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。
【０００８】
高倍率ズームレンズ１の機構は以下の通りである。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及び図２に示すように、ズーム操作環１０、該ズーム操作環１０の前方に配置されたフォーカス操作環２０、ズーム操作環１０の内側に配置された第１レンズ群移動枠３０、第１レンズ群移動枠３０の内側に配置された第３変倍カム筒４０、第３変倍カム筒４０の内側に配置された第１直進筒５０、第１直進筒５０の内側に配置された第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、固定筒７０の内側に配置された第１変倍カム筒８０、第１変倍カム筒８０の内側に配置された第２変倍カム筒９０、及び第２変倍カム筒９０の内側に配置された第３レンズ群移動枠２３０が設けられている。
【０００９】
ズーム操作環１０は、第１連結ピン１２によって第１変倍カム筒８０に連結され、これを一体的に回転させる。フォーカス操作環２０は、フォーカス連結コマ６２（図７）を介して第２レンズ群移動筒６０に連結され、第２レンズ群移動筒６０を回転させる。
【００１０】
固定筒７０には、図３に示すように、第１直進筒５０に設けられた第１直進筒コマ７１が係合する第１直進筒直進溝７２が設けられている。
第１変倍カム筒８０には、図４に示すように、第１直進筒コマ７１が係合する第１直進筒コマ溝８１、及び第２変倍カム筒９０の第２変倍カム筒コマ９１が係合する第２変倍カム筒コマ溝８３が設けられている。
【００１１】
第２変倍カム筒９０には、図５に示すように、第１変倍カム筒コマ９１及び第２変倍カム筒出力コマ９３が設けられ、さらに第１直進筒コマ７１を逃げるための第１直進筒コマ逃げ溝９４、及び第４レンズ群移動枠２４０に設けた第４レンズ群移動枠コマ９８が係合する第４レンズ群溝９６が設けられている。
【００１２】
第３レンズ群移動枠２３０には、図６に示すように、第１直進筒コマ７１が設けられ、また第４レンズ群移動枠２４０の第４レンズ群移動枠コマ９８が係合する第４レンズ群溝２３２が設けられている。
【００１３】
第２レンズ群移動筒６０は、図７に示すように、フォーカス操作環２０に設けられた前記フォーカス連結コマ６２が係合するフォーカスコマ溝６３と、第２変倍カム筒９０に設けられた第２変倍カム筒出力コマ９３が係合する第２レンズ群溝６４が設けられている。
第１直進筒５０は、図８に示すように、第２変倍カム筒出力コマ９３が係合する第１直進筒移動溝５２、さらに、第１レンズ群移動枠２１０に設けられた第１レンズ群コマ２１６が係合する第１レンズ群直進溝５１、及び第２レンズ群支持枠２２０に設けられた第２変倍カム出力コマ９３が係合する直進筒移動溝５２が設けられている。
第３変倍カム筒４０は、図９に示すように、第１レンズ群移動枠２１０に設けられた第１レンズ群コマ２１６が係合する第１レンズ群コマ溝４１Ａ、及び第２変倍カム出力コマ９３が係合する第３倍率カム筒溝４２Ａが設けられている。
【００１４】
ここで、第１レンズ群コマ溝４１Ａ及び第３倍率カム筒溝４２Ａについて詳細に説明する。本実施例の理解を容易にするために、最初に従来の構成について説明する。ズーム全域において第１レンズ群２１２の移動量がズーム操作環１０の回転角度に対し正比例であると、第１レンズ群コマ溝４１Ｘは、図１２に示すように、 略直線状であり、第３倍率カム筒溝４２Ｘも略直線状である。
【００１５】
一方、第１レンズ群２１２の移動量がズーム操作環１０の回転角度に対し比例的でなく、例えば、第１レンズ群コマ溝４１Ｂが、図１０に示すように、弓状であり、ワイド側端部におけるカム圧力角度すなわち光軸方向０’と基準カム曲線すなわちコマ溝中心線４１ＢＣのなす角度いわゆるカム圧力角度が２５°である。一般に、カム圧力角度は３５°より小さいと円滑で高精度なズーム操作を行うことができないと言われており、微少なズーム操作を行うことができない等の問題が発生する。一方、テレ端部におけるカム圧力角度は、５７°である。
本発明は、このワイド端側のカム圧力角度を大きくして第１レンズ群コマ溝４１の全体にわたってカム圧力角度をなるべく平均的に分配し、少なくともカム圧力角度が一定値以上になるように構成する。すなわち、図１０に示すように、光学設計上の第１レンズ群コマ溝４１Ｂの中心線４１ＢＣと、カム圧力角度が一定値以上で円滑作動可能な第１レンズ群コマ溝４１Ａの中心線４１ＡＣのずれ量α、β、……を第３変倍カム筒４０の各回転角度位置において演算する。図１１に示すように、第３倍率カム筒溝４２Ａにおける光軸と平行な基準直線４２ＢＣから、上記ずれ量α、β、……をずらした第１レンズ群コマ溝４２Ａの補正カム曲線４２ＡＣを求める。このように構成することによって、第１レンズ群コマ溝４１Ｂのカム圧力角度を所定角度より大きくして円滑なカム駆動を実現することができる。
なお、図９及び図１０、１１において、第１レンズ群コマ溝４１Ａと第３倍率カム筒溝４２Ａのワイド端とテレ端の間の光軸方向（図における左右方向）の長さが異なる。これは、第１レンズ群コマ溝４２Ａに係合する第２変倍カム筒出力コマ９３が、光軸方向に移動しながら回転駆動力を第３変倍カム筒を回転させるからである。図１０の第１レンズ群コマ溝４１Ａのワイド端及びテレ端は、それぞれ第３倍率カム筒溝４２Ａのワイド端及びテレ端に対応している。
【００１６】
本発明の実施例の回転式ズームレンズの作動は以下の通りである。ズーム操作環１０を回転操作すると、第１連結ピン１２を介して第１変倍カム筒８０が回転させられる。
第１変倍カム筒８０が回転すると、図４及び図５に示すように、第１直進筒直進溝７２と第１直進筒コマ溝８１との協働によって第１直進筒コマ７１そして第１直進筒５０が直進し、第１直進筒５０に支持された第３変倍カム筒４０も直進する。
第１変倍カム筒８０が回転するとさらに、第２変倍カム筒コマ９１と第２変倍カム筒コマ溝８３の協働によって第２変倍カム筒９０が回転して前進する。第１変倍カム筒８０の回転によって第１変倍カム筒８０の第１直進筒コマ溝８１と係合した第１直進筒コマ７１が直進し、第３レンズ群移動枠２３０がズーム直進する。
【００１７】
第２変倍カム筒９０が回転するとさらに、第２変倍カム筒９０の第４レンズ群溝９６と第４レンズ群移動コマ９８の協働によって第４レンズ群移動枠２４０がズーム直進する。
【００１８】
第２変倍カム筒９０の回転前進はさらに、これを植設された第２変倍カム筒出力コマ９３を回転・直進させる。第２変倍カム筒出力コマ９３の回転・直進は、第３変倍カム筒直進溝４２Ａによって第３変倍カム筒４０を回転させ、第１直進筒移動溝５２によって第１直進筒５０を直進させ、さらに第２レンズ群溝６４によって第２レンズ群移動筒６０を直進させる。
第２変倍カム筒出力コマ９３の回転による第３変倍カム筒４０の回転は、第１レンズ群コマ溝４１と第１レンズ群直進溝５１の協働によって第１レンズ群コマ２１６及び第１レンズ群移動枠３０を第１直進筒５０に対し直進させる。
第２レンズ群移動筒６０の回転はフォーカス連結コマ６２によって規制されており、第２レンズ群移動筒６０とフォーカス連結コマ６２との位置関係は、フォーカス溝６３の形状によって決定される。第２変倍カム筒出力コマ９３の回転は、第２レンズ群溝６４によって第２レンズ群移動筒６０及びこれに連結された第２レンズ群支持枠２２０を直進させる。
【００１９】
フォーカス操作環２０を回転させると、フォーカス連結コマ６２（図７）を介して第２レンズ群移動筒６０が回転される。第２変倍カム筒出力コマ９３の回転は、第２変倍カム筒出力コマ９３と第２レンズ群溝６４の協働によって第２レンズ群移動筒６０及びこれに連結された第２レンズ群支持枠２２０を前進させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である回転式ズームレンズの広角状態の断面図である。
【図２】本発明の実施例である回転式ズームレンズの望遠状態の断面図である。
【図３】本発明の実施例の固定筒の展開図である。
【図４】本発明の実施例の第１変倍カム筒の展開図である。
【図５】本発明の実施例の第２変倍カム筒の展開図である。
【図６】本発明の実施例の第３レンズ群移動枠の展開図である。
【図７】本発明の実施例の第２レンズ群移動筒の展開図である。
【図８】本発明の実施例の第１直進筒の展開図である。
【図９】本発明の実施例の第３変倍カム筒の展開図である。
【図１０】本発明の実施例の第３辺倍変倍カム筒の第１レンズ群コマ溝の構成説明図である。
【図１１】本発明の実施例の第３辺倍変倍カム筒の第３倍率カム筒溝の構成説明図である。
【図１２】従来の第３変倍カム筒の展開図である。
【図１３】本発明の実施例である回転式ズームレンズの光学系におけるレンズ群の移動奇跡を示す光学図である。
【符号の説明】
１ 回転式ズームレンズ
２ レンズマウント
１０ ズーム操作環
２０ フォーカス操作環
３０ 第１レンズ群移動枠
４０ 第３変倍カム筒
４１ 第１レンズ群コマ溝
４２ 第３倍率カム筒溝
５０ 第１直進筒
５１ 第１レンズ群直進溝
５２ 第１直進筒移動溝
５３ 第１直進筒コマ
６０ 第２レンズ群移動筒
６２ フォーカス連結コマ
６４ 第２レンズ群溝
７０ 第１直進筒
７１ 第１直進筒直進溝
７３ 第２直進筒直進溝
８０ 第１変倍カム筒
８１ 第１直進筒コマ溝
８２ 第２直進筒コマ溝
８３ 第２変倍カム筒コマ溝
９０ 第２変倍カム筒
９３ 第１変倍カム筒出力コマ
９４ 第３レンズ群溝
９６ 第４レンズ群溝
１００ 第２直進筒
１０２ 第２直進筒コマ
１０４ 第３レンズ群直進溝
１０６ 第４レンズ群直進溝

Claims (3)

1. ズーム操作によりズーム操作環（１０）に連動して光軸中心に回動して回転駆動力を伝達するズーム駆動ピン（９３）と、
   ズーム操作により光軸上を移動するレンズ（２１２）を保持するレンズ保持枠（２１０）に連結されたレンズ保持枠駆動ピン（２１６）と、
   第１補正カム曲線（４２ＡＣ）に沿って形成され、前記ズーム駆動ピン（９３）がカム係合する駆動カム溝（４２Ａ）と、第２補正カム曲線（４１ＡＣ）に沿って形成され、前記レンズ保持枠駆動ピン（２１６）がカム係合するレンズ保持枠駆動カム（４１Ａ）とを有するカム筒（４０）とを有する回転式ズームレンズであって、
   前記レンズ保持枠駆動カム（４１Ａ）における基準カム曲線（４１ＢＣ）と、一定カム圧力角度以上のカム圧力角度を有してカム作動可能な前記第２補正カム曲線（４１ＡＣ）との光軸と直交する方向のずれ量と、前記駆動カム溝（４２Ａ）における光軸と平行な基準直線（４２ＢＣ）と前記駆動カム溝（４２Ａ）の前記第１補正カム曲線（４２ＡＣ）との光軸と直交する方向のずれ量とを等しくしたことを特徴とする回転式ズームレンズ。
2. 前記駆動カム溝（４２Ａ）の前記第１補正カム軸線（４２ＡＣ）が、弓形であることを特徴とする請求項１に記載の回転式ズームレンズ。
3. 前記駆動カム溝（４２Ａ）の前記第１補正カム軸線（４２ＡＣ）が、Ｓ形であることを特徴とする請求項１に記載の回転式ズームレンズ。

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