JP4951871B2 - Zoom lens device and portable electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、複数のレンズ群から構成されカメラなどに搭載されるズームレンズ装置に関し、詳しくは、レンズ群の位置がステップ状に変化するズーム機構を備えているズームレンズ装置に関するものである。 The present invention relates to a zoom lens apparatus that includes a plurality of lens groups and is mounted on a camera or the like, and particularly relates to a zoom lens apparatus that includes a zoom mechanism that changes the position of the lens group in a stepped manner.
複数のレンズ群が短焦点距離の位置(ワイド位置)と長焦点距離の位置(テレ位置)との間で移動するようにしたカメラに実装され、複数の焦点距離が選択されるいわゆるステップズーム機構を備えた多焦点倍率切換鏡胴が特許文献1に開示されている。この多焦点倍率切換鏡胴は、回転筒内に固定筒が挿入され、この固定筒内に前群レンズを保持した第1の移動筒と後群レンズを保持した第2の移動筒とが挿入されている。
A so-called step zoom mechanism in which a plurality of lens groups are mounted on a camera in which a plurality of lens groups are moved between a short focal length position (wide position) and a long focal length position (tele position). A multifocal magnification switching lens barrel including the above is disclosed in
前記回転筒には、第1および第2の移動筒をそれぞれ案内するための前群レンズ用の変倍用カム溝と後群レンズ用の変倍用カム溝が形成されている。前記固定筒には、変曲部を有する焦点調節用カム溝と、第1の移動筒を案内するガイド溝が形成されている。この前群レンズ用の変倍用カム溝とガイド溝とに係合するカムピンが第1の移動筒に形成され、また、後群レンズ用の変倍用カム溝と焦点調節用カム溝とに係合するカムピンが第2の移動筒に形成されている。 The rotary cylinder is provided with a zoom lens cam groove for the front lens group and a zoom cam groove for the rear lens group for guiding the first and second movable cylinders, respectively. The fixed cylinder is formed with a focus adjustment cam groove having an inflection portion and a guide groove for guiding the first moving cylinder. A cam pin that engages with the magnification change cam groove and the guide groove for the front group lens is formed in the first moving cylinder, and the magnification change cam groove and the focus adjustment cam groove for the rear group lens are formed. An engaging cam pin is formed on the second movable cylinder.
さらに、前記回転筒の後端部の外周面には、ギア部が設けられ、モータの駆動により、回転筒が光軸を回転軸として回転するようにされている。この回転筒の回転操作により、変倍と焦点調節とが同時に行われる。 Further, a gear portion is provided on the outer peripheral surface of the rear end portion of the rotary cylinder, and the rotary cylinder rotates about the optical axis as a rotation axis by driving of a motor. By rotating the rotating cylinder, zooming and focus adjustment are performed simultaneously.
すなわち、回転筒が繰出し側に僅かに回転すると、第1の移動筒は固定筒のガイド溝に沿って直線的に移動するが、第2の移動筒は焦点調節用カム溝の変曲部において屈曲移動し、光軸方向の移動量が第1の移動筒よりも小さくなる。この間において、レンズ系の倍率に変化がなく、ワイドの状態のまま無限大距離から至近距離までの焦点調節が行われる。このような変曲部を焦点調整用カム溝に複数設けることにより、各変曲部における各倍率においてそれぞれ焦点調節を行えるようにしている。 That is, when the rotating cylinder is slightly rotated to the feeding side, the first moving cylinder moves linearly along the guide groove of the fixed cylinder, but the second moving cylinder is at the inflection portion of the focus adjustment cam groove. It bends and the amount of movement in the optical axis direction is smaller than that of the first moving cylinder. During this time, there is no change in the magnification of the lens system, and focus adjustment is performed from an infinite distance to a close distance in a wide state. By providing a plurality of such inflection portions in the focus adjustment cam groove, the focus adjustment can be performed at each magnification in each inflection portion.
以上の多焦点倍率切換鏡胴におけるステップズームの発想を用いて、以下のようなカムを備えたズームレンズ装置が考えられる。 Using the concept of step zoom in the above-described multifocal magnification switching lens barrel, a zoom lens device having the following cam can be considered.
このズームレンズ装置は、図8に示すように、駆動源である一つのモータ61、円柱状の回転軸62に突設された螺旋状のリブによって形成されるカム63、撮像素子64上の光軸Oに配列されるレンズ系Hなどを備えている。
As shown in FIG. 8, the zoom lens device includes a
モータ61の回転軸とカム63の回転軸には、歯車(以下、「第1の歯車」、「第3の歯車」という。)65,66が取り付けられている。第1と第3の歯車65,66は、中間歯車(以下、「第2歯車」という。)67と噛み合って、回転力が伝達される。
Gears (hereinafter referred to as “first gear” and “third gear”) 65 and 66 are attached to the rotation shaft of the
そして、カム63の外側(図面において左側)の面がズーム用カム面68とされ、奥側(図面において右側)の面がフォーカス用カム面69とされている。ズーム用カム面68には、複数(ここでは5つ)の平坦部と傾斜部とが交互に形成されている。フォーカス用カム面69は傾斜部のみ形成されている。
A surface on the outer side (left side in the drawing) of the
そして、レンズ系Hは、光軸Oに外側から奥側へ第1レンズ群71、第2レンズ群72、第3レンズ群73が配列され、第3レンズ群73と撮像素子64とが対向している。第2レンズ群72の役割は、主としてレンズ系Hの焦点距離の変更(ズーム動作)であり、第3レンズ群73の役割は、主としてレンズ系Hの結像位置の調節、すなわち、撮像素子64への合焦(フォーカス動作)である。
In the lens system H, the
第1レンズ群71は、移動しない保持枠(図示せず)に保持されている。第2レンズ群72と第3レンズ群73は、それぞれ光軸Oと同じ方向に個別に移動する保持枠(以下、「第2の保持枠」、「第3の保持枠」という。)74,75に保持されている。
The
この第2の保持枠74と第3の保持枠75には一対のガイド軸76,76が貫通し、両保持枠74,75がガイド軸76,76に案内されて移動する。そして、第2の保持枠74に設けられたズーム用フォロア部77は、図示しないばねなどによりズーム用カム面68に接合されており、また、第3の保持枠75に設けられたフォーカス用フォロア部79は、図示しないばねなどによりフォーカス用カム面69に接合されている。
A pair of
このズームレンズ装置は、以上のように構成され、次に、動作について図9をも併せて参照しながら説明する。モータ61が回転すると、この駆動力が第1、第2、第3の歯車65,67,66によってカム63の回転軸62に伝達され、カム63が回転する。すると、ズーム用フォロア部77とズーム用カム面68との接合部およびフォーカス用フォロア部79とフォーカス用カム面69との接合部が光軸Oと同じ方向に沿って外方向または奥方向に移動する。
The zoom lens apparatus is configured as described above, and the operation will be described with reference to FIG. When the
ただし、ズーム用カム面68は、平坦部と傾斜部とが交互に形成されているため、ズーム用フォロア部77は、図9の実線で示すように、平坦部上を移動している間は、外方向へ移動せず、傾斜部上を移動している間のみ外方向へ移動する。したがって、ズーム用フォロア部77および第2レンズ群72がステップ状に移動し、ズーム動作が行われる。
However, since the
一方、フォーカス用カム面69は、傾斜部のみで形成されているため、フォーカス用フォロア部79は、図9の破線で示すように連続して外方向に移動する。したがって、モータ61が回転し続け、また、カム63が回転し続けても、ズーム用カム面68の平坦部にズーム用フォロア部77が接合し、第2レンズ群72が停止している間に第3レンズ群73が移動することにより、フォーカス動作が行われる。このように、このズームレンズ装置によれば、一つのモータ61によってズームとフォーカスの両方の動作が行われる。
上記従来例は、ズーム機構の運動に対してフォーカス機構の運動が略追従するような光学設計に基づくズームレンズ系を用いることを前提としている。その上で、大局的にズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てているのである。 The above conventional example is based on the premise that a zoom lens system based on an optical design in which the movement of the focus mechanism substantially follows the movement of the zoom mechanism is used. In addition, the movement trajectory of the lens that performs the zoom movement is partially devoted to the focus movement.
しかしながら、フォーカス運動の軌跡がズーム運動に追従する軌跡から大きく逸脱する、言い換えればフォーカス運動の軌跡とズーム運動の軌跡との独立性が高い特性を有する光学設計に基づくズーム光学系の場合は、従来例の構成を適用して実用に好適なステップズーム動作を実現することは難しい。 However, in the case of a zoom optical system based on an optical design that has a characteristic that the trajectory of the focus motion deviates greatly from the trajectory following the zoom motion, in other words, the trajectory of the focus motion and the trajectory of the zoom motion are highly independent. It is difficult to realize a step zoom operation suitable for practical use by applying the configuration of the example.
例えば、フォーカス運動を結像面側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系では、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれに略追従することが多い。対してフォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系では、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱する場合が多い。よって後者のズーム光学系には従来例の構成を用いてステップズームレンズ装置を構成することが難しくなる。 For example, in a zoom optical system that performs a focus movement by moving a lens group close to the imaging plane side, the lens movement locus for the focus movement often follows that of the zoom movement. On the other hand, in a zoom optical system in which the focus movement is performed by moving the lens group close to the subject side, the lens movement locus for the focus movement often deviates greatly from that of the zoom movement. Therefore, it becomes difficult to construct a step zoom lens apparatus using the configuration of the conventional example in the latter zoom optical system.
ところで、後者のズーム光学系は、前者に比べてフォーカス運動の移動量が大きくなる場合が多く、前者ほど高い設計精度を満たさなくてもフォーカスの精度を維持しやすいなどの設計上のメリットを持っている。にもかかわらず、上記したような問題があるため、このようなズーム光学系を採用して高品質なズームレンズ装置を提供することがなかなかできなかった。 By the way, the latter zoom optical system often has a larger amount of movement of the focus movement than the former, and has the design advantage that the focus accuracy is easy to maintain without satisfying the high design accuracy as the former. ing. Nevertheless, due to the above-described problems, it has been difficult to provide a high-quality zoom lens apparatus using such a zoom optical system.
したがって、本発明は、例えばフォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系のように、品質向上に有効でありながら、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱する特性を有する光学系を用いることができるズームレンズ装置を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is effective in improving the quality as in a zoom optical system in which the focus movement is performed by moving the lens group close to the subject side, for example, but the lens movement locus for the focus movement greatly deviates from that of the zoom movement. It is an object of the present invention to provide a zoom lens device that can use an optical system having the above characteristics.
本発明のズームレンズ装置は、複数のレンズ群を光軸に配列したレンズ系と、一つ以上のレンズ群を光軸と同じ方向に移動させることによりレンズ系の焦点距離を変更しかつ複数の所定の焦点距離にて該一つ以上のレンズ群の移動を一定期間停止させる一つ以上のズーム機構と、前記ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることにより一つ以上のレンズ群を光軸と同じ方向に移動させレンズ系の結像位置を調節するフォーカス機構と、一つの駆動源から前記フォーカス機構および前記ズーム機構に駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを備え、前記ズーム機構が前記一つ以上のレンズ群を停止させる状態にある期間において、前記フォーカス機構は前記ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることを特徴としている。 The zoom lens device of the present invention includes a lens system in which a plurality of lens groups are arranged on the optical axis, and a focal length of the lens system is changed by moving one or more lens groups in the same direction as the optical axis, and One or more zoom mechanisms for stopping movement of the one or more lens groups for a predetermined period at a predetermined focal length; and one or more zoom mechanisms by moving one or more of the zoom mechanisms in the same direction as the optical axis. A focus mechanism that moves the lens group in the same direction as the optical axis to adjust the imaging position of the lens system, and a driving force transmission means that transmits a driving force from one driving source to the focus mechanism and the zoom mechanism. The focus mechanism moves one or more of the zoom mechanisms in the same direction as the optical axis during a period in which the zoom mechanism is in a state of stopping the one or more lens groups. There.
この構成によれば、ズーム機構が一つ以上のレンズ群を停止している状態と移動させる状態とを繰り返すようにステップ状に光軸と同じ方向に移動させていわゆるステップズームの動作を実現しているとともに、かかるステップズームにおける各ズームステップ(停止状態)において、フォーカス機構は、ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることでフォーカス調整を行うようにしている。すなわち、従来例のようにズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てるのに比べて、フォーカス運動をズーム運動に対して独立性の高い動きに対応させることが可能となる。したがって、このズームレンズ装置によれば、例えばフォーカス運動のためのレンズの移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いた場合でも、各ズームステップにおけるフォーカス調整に対応できるため、あらゆるレンズ設計に対応したステップズーム装置を提供することが可能になる。とくに、フォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系を用いた場合、一般にフォーカス運動量が大きいため精度を維持しやすく、ズームレンズ装置の品質向上に有効となる。また、ズーム機構、フォーカス機構ともに一つの駆動源にて駆動可能であるため装置の小型化にも有利である。 According to this configuration, the zoom mechanism realizes a so-called step zoom operation by moving in the same direction as the optical axis in a step-like manner so that one or more lens groups are stopped and moved. At the same time, in each zoom step (stopped state) in the step zoom, the focus mechanism performs focus adjustment by moving one or more of the zoom mechanisms in the same direction as the optical axis. That is, the focus movement can be made to correspond to a movement that is highly independent of the zoom movement, as compared to the case where the movement locus of the lens that performs the zoom movement is partially used for the focus movement as in the conventional example. Therefore, according to this zoom lens device, for example, even when an optical system in which the movement locus of the lens for the focus movement deviates greatly from that of the zoom movement can be used, it is possible to cope with the focus adjustment in each zoom step. It becomes possible to provide a step zoom device corresponding to the lens design. In particular, when a zoom optical system that performs focus movement by moving a lens group close to the subject side is used, the focus movement amount is generally large, so that the accuracy is easily maintained, which is effective in improving the quality of the zoom lens apparatus. In addition, since both the zoom mechanism and the focus mechanism can be driven by one drive source, it is advantageous for downsizing of the apparatus.
また、前記ズーム機構は、間欠伝達機構を介して前記駆動源からの駆動力を間欠的に伝達されていてもよい。この構成によれば、上記作用・効果に加えて、間欠伝達機構によりズーム機構の動作を間欠的に停止させることができるので、最終的にズーム運動を間欠的に停止させることができ、上記と同様の作用・効果を奏することができる。また、間欠伝達機構を用いることで、例えばズーム機構がカムをトレースするものであるとき、従来例のようにカムに平坦部を設ける必要がなくなり、小型化を図ることができる。 Further, the zoom mechanism may intermittently transmit the driving force from the driving source via an intermittent transmission mechanism. According to this configuration, in addition to the above actions and effects, the operation of the zoom mechanism can be intermittently stopped by the intermittent transmission mechanism, so that the zoom motion can be stopped intermittently. Similar actions and effects can be achieved. Further, by using the intermittent transmission mechanism, for example, when the zoom mechanism traces the cam, it is not necessary to provide a flat portion on the cam as in the conventional example, and the size can be reduced.
また、前記ズームレンズ装置において、前記間歇伝達機構は、ゼネバ機構であることが好ましい。 In the zoom lens device, it is preferable that the intermittent transmission mechanism is a Geneva mechanism.
ゼネバ機構は、原動車と従動車とが組み合わされ、原動車には、円弧状凸部が形成されるとともに、この円弧状凸部よりも外側に一つのピンが設けられたものであり、一方、従動車は、前記円弧状凸面と係合する円弧状凹面と、前記ピンが係入する複数の放射状溝が形成されたものである。一つの駆動源の駆動力が原動車に伝達され、回転している原動車のピンが従動車の放射状溝内に係入している間のみ従動車が回転し、ピンが放射状溝から外れると従動車が停止する。 The Geneva mechanism is a combination of a prime mover and a follower, and the prime mover has an arc-shaped convex portion and is provided with one pin outside the arc-shaped convex portion. The driven wheel is formed with an arcuate concave surface that engages with the arcuate convex surface and a plurality of radial grooves into which the pins are engaged. When the driving force of one drive source is transmitted to the prime mover and the pin of the rotating prime mover is engaged in the radial groove of the follower, the follower rotates and the pin comes off the radial groove. The follower stops.
したがって、このズームレンズ装置によれば、上記した作用・効果に加えて、間歇伝達機構がゼネバ機構により構成されているため、簡単な構成でありながら多くのステップ数に対応でき、ズームレンズとしての使い勝手を犠牲にすることなく小型化を図る上で有利となる。 Therefore, according to this zoom lens device, in addition to the above-described operation and effect, the intermittent transmission mechanism is configured by a Geneva mechanism, so that it is possible to cope with a large number of steps while having a simple configuration. This is advantageous for downsizing without sacrificing usability.
また、前記ズームレンズ装置において、前記間歇伝達機構は、パラレルインデックスカム機構であってもよい。 In the zoom lens device, the intermittent transmission mechanism may be a parallel index cam mechanism.
パラレルインデックスカムは、原動車と従動車とが組み合わされ、原動車は、板カムに膨出部を形成したものであり、従動車は、前記板カムと接合する複数のピンを円盤に同心円状に突設したものである。一つの駆動源の駆動力が原動車に伝達され、原動車の膨出部が従動車のピンに回転力を付与している間のみ従動車が回転し、膨出部がピンから外れると従動車が停止する。 The parallel index cam is a combination of a prime mover and a follower, and the prime mover is a plate cam formed with a bulge, and the follower is concentrically shaped with a plurality of pins joined to the plate cam. Projected to The driving force of one drive source is transmitted to the prime mover, and the driven vehicle rotates only while the bulge of the prime mover applies a rotational force to the pin of the follower, and is driven when the bulge is removed from the pin. The car stops.
したがって、このズームレンズ装置によれば、上記した作用・効果に加えて、間歇伝達機構がパラレルインデックスカム機構により構成されているため、簡単な構成でありながらカム機構の遊びを少なくでき、より高精度なズーム動作を行う上で有利となる。 Therefore, according to the zoom lens device, in addition to the above-described operation and effect, the intermittent transmission mechanism is configured by the parallel index cam mechanism, so that the play of the cam mechanism can be reduced while the configuration is simple, and the higher This is advantageous in performing a precise zoom operation.
以上のように、本発明のズームレンズ装置によれば、ズーム機構が一つ以上のレンズ群を停止している状態と移動させる状態とを繰り返すようにステップ状に光軸と同じ方向に移動させていわゆるステップズームの動作を実現しているとともに、かかるステップズームにおける各ズームステップ(停止状態)において、フォーカス機構は、ズーム機構のうち一つ以上を光軸と同じ方向に移動させることでフォーカス調整を行うようにしている。すなわち、従来例のようにズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てるのに比べて、フォーカス運動をズーム運動に対して独立性の高い動きをさせることが可能となる。したがって、このズームレンズ装置によれば、例えばフォーカス運動のためのレンズの移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いた場合でも、各ズームステップにおいてフォーカス調整が可能となり、あらゆるレンズ設計に対応したステップズーム装置を提供することが可能になる。とくに、フォーカス運動を被写体側に近いレンズ群の移動で行うズーム光学系を用いた場合、一般にフォーカス運動量が大きいため精度を維持しやすく、ズームレンズ装置の品質向上に有効となる。 As described above, according to the zoom lens device of the present invention, the zoom mechanism is moved stepwise in the same direction as the optical axis so as to repeat the stopped state and the moved state of one or more lens units. In addition to realizing so-called step zoom operation, the focus mechanism adjusts the focus by moving one or more of the zoom mechanisms in the same direction as the optical axis in each zoom step (stopped state) in such step zoom. Like to do. That is, it is possible to make the movement of the focus movement highly independent of the zoom movement, compared to the case where the movement locus of the lens that performs the zoom movement is partially used for the focus movement as in the conventional example. Therefore, according to this zoom lens device, for example, even when using an optical system in which the movement locus of the lens for the focus movement deviates greatly from that of the zoom movement, the focus adjustment can be performed at each zoom step, and any lens can be used. It becomes possible to provide a step zoom device corresponding to the design. In particular, when a zoom optical system that performs focus movement by moving a lens group close to the subject side is used, the focus movement amount is generally large, so that the accuracy is easily maintained, which is effective in improving the quality of the zoom lens apparatus.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1について、図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
このズームレンズ装置は、レンズ系A、駆動力伝達手段B、間欠伝達機構C、ズーム機構Dおよびフォーカス機構Eを備えている。 This zoom lens apparatus includes a lens system A, a driving force transmission means B, an intermittent transmission mechanism C, a zoom mechanism D, and a focus mechanism E.
レンズ系Aは、被写体側(図1において左側)から撮像面側(図1において右側)にかけて光軸Z上に配列された第1レンズ群11、第2レンズ群12、そして第3レンズ群13から構成されており、第3レンズ群13が撮像素子20と対向し、移動しない保持枠(図示せず)に保持されている。第1レンズ群11と第2レンズ群12は、それぞれ個別に移動する第1の保持枠14と第2の保持枠15に保持されている。この第1と第2の保持枠14,15には、一対のガイド軸16,16が貫通し、第1レンズ群11と第2レンズ群12がこのガイド軸16に規制されて光軸Z上に移動するようになっている。
The lens system A includes a
第1レンズ群11と第2レンズ群12とが移動することにより、レンズ系Aは、焦点距離の変更(ズーム動作)と、レンズ系Aの結像位置の調節、すなわち、撮像素子20への合焦(フォーカス動作)とを行う。そして、第2レンズ群12が主としてズーム動作の役割を担い、第1レンズ群11が主としてフォーカス動作の役割を担うよう、各レンズ群の光学的設計がなされている。このとき、第1レンズ群11及び第2レンズ群12がズームする時、すなわち焦点距離が変化する時、各々の光軸方向位置の軌跡の一例を示すと、例えば図2に示すようになる。
As the
図中、破線は最近接に対して結像する第1レンズ群11の位置、一点鎖線は、無限遠に対して結像する第1レンズ群11の位置、実線は、第2レンズ群12の移動軌跡である。つまり、上記のようなレンズ系Aの設計の場合、フォーカス運動を被写体側に近い第1レンズ群11の移動で行っており、フォーカス運動のためのレンズの移動軌跡がズーム運動のそれとは大きく異なっている。
In the figure, the broken line indicates the position of the
図1に示すように、駆動力伝達手段Bは、歯車列3、最終段の歯車31などからなり、一つの駆動源であるモータ2からの駆動力を、歯車列3を介して最終段の歯車31に伝達する。最終段の歯車31は原動車4と一体で回転可能となっており、モータ2からの駆動力はこの原動車4を介して間欠伝達機構Cに伝達される。
As shown in FIG. 1, the driving force transmission means B includes a
間欠伝達機構Cは、ゼネバ機構Fで構成される。ゼネバ機構Fは、原動用シャフト41に取り付けられる原動車4と、従動用シャフト51に取り付けられる従動車5とを組み合わせて構成される。
The intermittent transmission mechanism C includes a Geneva mechanism F. The Geneva mechanism F is configured by combining the driving
原動車4には、図4に示すように、円弧状凸部42と円弧状凹部43とからなる突出部44が形成され、さらに、円弧状凹部43よりも外側にピン7が設けられている。一方、従動車5は、従動用シャフト51に固定される円盤52に前記円弧状凸部42と係合する円弧状凹面53と、前記ピン7が係入する複数(図面においては5本であるが、5本に限定するものではない。)の放射状溝54,54…を一定の角度θで形成したものである。
As shown in FIG. 4, the
図1に示すように、前記最終段の歯車31が回転すると、原動用シャフト41が回転する。すると、原動車4のピン7が連続して回転する。しかし、従動車5は、ピン7が放射状溝54内に係入している間のみ回転する。すなわち、従動車5は間欠的に回転する。このような間欠伝達機構Cからの駆動力はズーム機構Dに伝達される。
As shown in FIG. 1, when the
ズーム機構Dは、第1のカム9と、第2のカム23と、第1レンズ群11の第1の保持枠14に設けられたカムフォロワ17と、第2レンズ群12の第2の保持枠15に設けられたカムフォロワ18とで構成される。
The zoom mechanism D includes a
第1のカム9にはカム面21が形成されており、カム面21にはレンズ系の第1レンズ群11のカムフォロワ17が接触している。接触は図示しないばねにより適切な押圧力で維持されている。
A
第1のカム9と軸を同じくして第2のカム23が配置されている。第2のカム23は従動用シャフト51のまわりに回転可能である一方、軸方向には移動不可能に構成されている。また第1のカム9と第2のカム23とはキー24とキー溝25により嵌合しており、第1のカム9の回転トルクが第2のカム23に伝達されるように構成されている。このキー24とキー溝25との嵌合は、第1のカム9が軸方向に移動しても外れないようになっている。
A
第2のカム23にはカム面26が形成されている。カム面26にはレンズ系の第2レンズ群12のカムフォロワ18が接触している。接触は図示しないばねにより適切な押圧力で維持されている。
A
また、モータ2からの駆動力は、原動車4を介してフォーカス機構Eにも伝達される。
The driving force from the
フォーカス機構Eは、図中右の側面にカム面8が形成された原動車4と、第1レンズ群11のカムフォロワ17と、第1のカム9とで構成される。
The focus mechanism E includes a
カム面8は、図3に示すように、円周方向にV字型あるいはU字型を描いて初期位置に戻る形状に形成されている。このようなカム面8が設けられた原動車4の斜視図を図3に示す。
As shown in FIG. 3, the
第1のカム9は従動車5と一体となって回転・移動するよう構成されており、典型的には第1のカム9は従動車5の一部分を形成する。第1のカム9はその左端における接触点Pにて原動車4のカム面8に接触するよう配置されている。接触は図示しないばねにより適切な押圧力で維持されている。第1のカム9およびそれと一体もしくはその一部分をなす従動車5は、従動用シャフト51のまわりに回転可能であり、かつ従動用シャフト51に対して軸方向に平行移動可能に構成されている。
The
本実施の形態の動作について以下に説明する。 The operation of this embodiment will be described below.
モータ2が図のX方向の視線で反時計回り方向(CCW)に回転するとする。回転は歯車列3へ伝わり、最終段の歯車31および原動車4がCCWに回転する。このとき、原動車4の回転動作は前記した間欠伝達機構Cにより間欠的に従動車5に伝達される。ここで、原動車4と従動車5との回転関係を図4(a)〜(c)を用いて説明する。
It is assumed that the
すなわち、図4(a)に示すように、原動車4が反時計方向CCWに回転し、ピン7がある放射状溝54から隣の放射状溝54に係入するまでの間は、従動車5は停止している。したがって、第1のカム9および第2のカム23ともに回転せず、それぞれのカムに接触するレンズ系の第1レンズ群11および第2レンズ群12はズーム動作を停止した状態となる。
That is, as shown in FIG. 4A, the driven
続いて、図4(b)に示すように、回転している原動車4に設けられたピン7が放射状溝54内に係入し、図4(c)に示すように、ピン7が放射状溝54から抜け出るまでの間、従動車5が時計方向CWに角度θだけ回転する。この間、従動用シャフト51も角度θだけ回転し、この回転によって第1のカム9および第2のカム23も角度θだけ回転し、それぞれのカムに接触するレンズ系の第1レンズ群11および第2レンズ群12がカム面の曲線で定義される所定量だけ光軸方向に移動する。すなわち、1ステップ分だけズーム動作が進むことになる。
Subsequently, as shown in FIG. 4 (b), the
続いて、図4(c)に示すように、ピン7が放射状溝54から外れ、隣の放射状溝54に係入するまでの間も、前記と同様、原動車4のみ回転し、従動車5は回転しない。したがって、この間においても、第1のカム9および第2のカム23ともに回転せず、ズーム動作は停止した状態となる。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, until the
以上により、モータ2から供給される連続的な回転運動は、回転運動期間と回転停止期間とを繰り返す間欠運動に変換されて、第1のカム9および第2のカム23に伝達される。
As described above, the continuous rotational motion supplied from the
一方、図1に示すように、第1のカム9の図示左端が原動車4のカム面8に接触するよう配置されているため、原動車4の回転に伴って両者の接触点位置Pがカム面8に沿って変位し、第1のカム9は軸方向に移動する。
On the other hand, as shown in FIG. 1, since the illustrated left end of the
先述のようにカム面8は円周方向にV字型あるいはU字型を描いて初期位置に戻る形状をなしているので、原動車4の回転に伴って第1のカム9は軸方向に一往復の平行移動をすることになる。そして、ピン7の位置を基準としてカム面8の軸まわりの形成角度を適切に設計し、ピン7が従動車5の5つの放射状溝54のいずれかに噛み合っている期間では第1のカム9は軸方向には移動せず、5つの放射状溝54のいずれとも噛み合わない期間においてのみ軸方向に一往復の移動をするように構成する。以下、このような第1のカム9の軸方向の移動の様子を図5(a)〜(e)に模式的に示す。
As described above, since the
すなわち、図5(a)に示すように、原動車4のピン7が従動車5に係合し駆動力を伝達する状態にあるとき、原動車4はカム面8における前記したV字型あるいはU字型の部分以外で当接しており、従動車5および第1のカム9は軸方向に移動しないようになっている。このとき、第1レンズ群11は単独で移動せずフォーカス動作は行われないが、従動車5に駆動力が伝達されるため第1のカム9および第2のカム23には回転駆動力が伝達されズーム動作が行われる。
That is, as shown in FIG. 5A, when the
続いて、図5(b)に示すように、原動車4のピン7が従動車5から外れ、従動車5に回転駆動力を伝達しない状態になると、第1のカム9は原動車4のカム面8のV字型あるいはU字型の部分に沿って図中左方向に移動を開始する。このとき、第1レンズ群11が単独で図中左方向に移動を開始しフォーカス動作を開始する。一方、従動車5には回転駆動力が伝達しないので、ズーム動作は停止する。
Subsequently, as shown in FIG. 5 (b), when the
続いて、図5(c)に示すように、引き続き原動車4のピン7は従動車5から外れた状態で、第1のカム9は原動車4のカム面8のV字型あるいはU字型の部分の谷部に到達し図中左端に到達する。このとき、第1レンズ群11はフォーカス動作における最左端まで移動する。一方、従動車5には回転駆動力が
伝達しない状態なのでズーム動作は停止したままである。
Subsequently, as shown in FIG. 5 (c), the
続いて、図5(d)に示すように、引き続き原動車4のピン7は従動車5から外れた状態で、第1のカム9は原動車4のカム面8の前記V字型あるいはU字型の部分をこえて初期位置に戻り、図中右端に戻る。このとき、第1レンズ群11はフォーカス動作における最右端まで戻る。一方、従動車5には回転駆動力が伝達しない状態なのでズーム動作は停止したままである。
Subsequently, as shown in FIG. 5 (d), the
続いて、図5(e)に示すように、原動車4のピン7が従動車5に再び係合し、従動車5に駆動力を伝達する状態となるとともに、第1のカム9は原動車4のカム面8のV字型あるいはU字型の部分以外で当接し、従動車5および第1のカム9は軸方向に移動しなくなる。このとき、第1レンズ群11は単独で移動せずフォーカス動作は行われなくなり、一方で従動車5に駆動力が伝達されるため第1のカム9および第2のカム23には回転駆動力が伝達されズーム動作が開始される。
Subsequently, as shown in FIG. 5 (e), the
以上の動作に基づく第1レンズ群11および第2レンズ群12の移動軌跡を図6に示す。本図は、モータ2の総回転角度を横軸にとって描いたものであり、横軸のq1,q3,q5,q9は、図4(a)におけるピン7の実線で示した位置を表し、q2,q4,q6,q8は、図4(a)におけるピン7の破線で示した位置を表す。また、図中において、破線は最近接に対して結像する第1レンズ群11の位置、一点鎖線は無限遠に対して結像する第1レンズ群11の位置、実線は第1レンズ群11の移動軌跡、二点鎖線は第2レンズ群12の移動軌跡を示す。
FIG. 6 shows the movement locus of the
区間F1〜F5がそれぞれ第1のカム9および第2のカム23が回転せず第1のカム9のみ平行往復運動する区間であり、一方区間Z1〜Z4がそれぞれ第1のカム9および第2のカム23が回転運動する区間である。すなわち、区間F1〜F5が各ズームステップに相当し、区間Z1〜Z4が隣接するステップ間への移行期間に相当する。
The sections F1 to F5 are sections in which the
第2レンズ群12が間欠伝達機構Cにより図中二点鎖線のようにステップ状に移動するとき、最近接、無限遠のそれぞれに対して結像する理論上の第1レンズ群11の位置はそれぞれ図示の破線、一点鎖線のようになる。
When the
ここで、原動車4上のカム面8の形状を上記のように適切に形成すれば、図中実線で示すとおり、区間F1〜F5の各々において、第1レンズ群11の軌跡が無限遠への結像に対応する位置Pf[i]・Pf[i]’(1≦i≦5)から、最近接への結像に対応する位置Pn[i]・Pn[i]’(1≦i≦5)までの範囲を包含するように構成可能である。ゆえにその構成によって、各ズームステップにおいて、第1レンズ群11のみを移動させてフォーカス動作を実現できることになる。
Here, if the shape of the
なお、各ズームステップにおけるフォーカス動作は、Pn[i]〜Pf[i] (1≦i≦5)の範囲を使っても良いし、あるいはPn[i]’〜 Pf[i]’ (1≦i≦5)の範囲を使っても良いし、またあるいはその両方を使っても差し支えない。 The focus operation in each zoom step may use a range of Pn [i] to Pf [i] (1 ≦ i ≦ 5), or Pn [i] ′ to Pf [i] ′ (1 ≦ The range of i ≦ 5) may be used, or both may be used.
本実施の形態の制御について説明する。レンズ系の第2レンズ群12の近傍にはセンサ34が設置されており、第2レンズ群12の移動量はセンサ34により検出され、コントローラ32に送られる。コントローラ32はその検出移動量を監視し、電源33から供給される電力を用いてモータ2を駆動制御する。なおセンサ34の設置場所は必ずしもこれに限るものではなく、例えば第1のカム9あるいは第2のカム23の回転角を検出する位置に設置することでも同等の効果を得ることができる。
The control of this embodiment will be described. A
なお、これまでの説明ではモータの回転をCCW方向としたが、もちろん、逆のCW方向の回転でも動作は同様である。 In the above description, the rotation of the motor is the CCW direction, but of course, the operation is the same in the reverse rotation of the CW direction.
以上のズームレンズ装置によれば、ズーム機構Dが第1レンズ群11および第2レンズ群12を停止している状態と移動させる状態とを繰り返すようにステップ状に光軸と同じ方向に移動させていわゆるステップズームの動作を実現しているとともに、かかるステップズームにおける各ズームステップにおいて、フォーカス機構Eは、第1のカム9を光軸と同じ方向に移動させることでフォーカス調整を行うようにしている。すなわち、従来例のようにズーム運動をなすレンズの移動軌跡を部分的にフォーカス運動に充てるのに比べて、フォーカス運動をズーム運動に対して独立性の高い動きに対応させることが可能となる。したがって、このズームレンズ装置によれば、例えばフォーカス運動のための各レンズ群の移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いた場合でも、各ズームステップにおいてフォーカス調整が可能となり、あらゆるレンズ設計に対応したステップズーム装置を提供することが可能になる。とくに、フォーカス運動を被写体側に近い第1レンズ群11の移動により行っており、一般にフォーカス運動量が大きいため精度を維持しやすく、ズームレンズ装置の品質向上に有効となる。
According to the zoom lens device described above, the zoom mechanism D is moved stepwise in the same direction as the optical axis so as to repeat the stopped state and the moved state of the
(実施の形態2)
次に、本発明に係るズームレンズ装置の実施の形態2について図7を参照しながら説明する。この実施の形態2は、間欠伝達機構Cが図7に示すようなパラレルインデックスカム機構Gであることを特徴としている。他の構成は、前記実施の形態1におけるズームレンズ装置と同じである。
(Embodiment 2)
Next, a zoom lens apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is characterized in that the intermittent transmission mechanism C is a parallel index cam mechanism G as shown in FIG. Other configurations are the same as those of the zoom lens apparatus according to the first embodiment.
パラレルインデックスカム機構Gは、原動車40と従動車50とが組み合わされ、原動車40は、板カム46に膨出部47を形成したものであり、従動車50は、前記板カム46と接合する複数のピン(図面では4本であるが、本数は限定するものではない。)48,48…を円盤49に同心円状に突設したものであり、膨出部47がピン48に回転力を付与することにより、従動車50が回転するようにされている。この原動車40が原動用シャフト41に固定され、従動車50が従動用シャフト51に固定される。
The parallel index cam mechanism G is a combination of a driving
他の構成は、実施の形態1と同じであるため、次に動作について説明する。モータ2が回転することにより、駆動力が歯車列3を経由して最終段の歯車31へと伝達され、原動用シャフト41が回転することにより、原動車40が連続して回転する。
Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the operation will be described next. When the
そして、原動車40の膨出部47が従動車50のピン48に回転力を付与している間のみ従動車50が回転し、膨出部47がピン48から外れると従動車50が停止する。従動車50が回転しているときは、ズーム機構Dが作動し、第1レンズ群11および第2レンズ群12が移動することによってズーム動作が行われる。
The driven
従動車50が停止しているときは、ズーム機構Dも停止し、第1レンズ群11および第2レンズ群12も停止する。このように第1レンズ群11および第2レンズ群12は、パラレルインデックスカム機構Gによってステップ状に移動する。一方、この間、フォーカス機構Eが第1のカム9を軸方向に作動させ、第1レンズ群11を移動させることにより、フォーカス動作が行われる。
When the driven
以上より、このズームレンズ装置では、パラレルインデックスカム機構Gによって間欠伝達機構Cが構成されることによって上記実施の形態1と同様の作用・効果を奏することができ、また、間欠伝達機構Cを小型で簡単な構造で実現できるので、ズームレンズ装置の小型化を図る上でも有利となる。 As described above, in this zoom lens device, the intermittent transmission mechanism C is constituted by the parallel index cam mechanism G, so that the same operations and effects as those of the first embodiment can be achieved, and the intermittent transmission mechanism C can be reduced in size. Therefore, the zoom lens apparatus can be miniaturized.
なお、本発明はもちろん、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その他、あらゆる用途に適用可能である。例えば、間欠伝達機構Cは、ゼネバ機構Fやパラレルインデックスカム機構Gに限定するものではなく、例えば、回転爪と爪車とを組み合わせたものや、ピン車と歯車とを組み合わせたものなどを採用することもできる。 Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be applied to all other uses. For example, the intermittent transmission mechanism C is not limited to the Geneva mechanism F or the parallel index cam mechanism G. For example, a combination of a rotating claw and a claw wheel or a combination of a pin wheel and a gear is adopted. You can also
本発明は、複数の焦点距離が選択されるいわゆるステップズーム機構を備えたズームレンズ装置に好適であり、とくに、フォーカス運動のためのレンズ移動軌跡がズーム運動のそれから大きく逸脱するような光学系を用いたズームレンズ装置に好適である。 The present invention is suitable for a zoom lens apparatus having a so-called step zoom mechanism in which a plurality of focal lengths are selected, and in particular, an optical system in which the lens movement locus for the focus movement deviates greatly from that of the zoom movement. It is suitable for the zoom lens device used.
2 モータ
4 原動車
5 従動車
9 第1のカム
11 第1レンズ群
12 第2レンズ群
13 第3レンズ群
14 第1の保持枠
15 第2の保持枠
16 ガイド軸
17 カムフォロワ
18 カムフォロワ
23 第2のカム
2
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