JPH01277811A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ 本発明はズームレンズに関し、特に、被写体距離に関わりなく一定像倍率を得ることができる様にしたズームレンズに関する。 【従来の技術】

例えば銀行や商店等に配置される監視カメラ用のレンズ
の多くは、遠くの被写体の場合には倍率を上げて撮影し
、近くの被写体の場合には倍率を下げて撮影することが
できる様にズーム機構を備えている。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、この倍率変換は監視員がモニタを見なが
ら操作することにより可能になるものであり、録画装置
等と連繋した無人監視の場合には遠くの被写体に関して
は像が小さすぎて不鮮明になったり、近くの被写体に関
しては像が大きすぎて画面からはみ出したりすることが
あり、適正な監視を行うためには必ずしも好ましいもの
ではなかった。

【問題点を解決するための手段】

本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたものであり、
フォーカス系レンズ群の作動とバリエータ系レンズ群の
作動とを連繋させることにより被写体距離に関係なく、
常に適正な像倍率を得ることができる様にしたズームレ
ンズを提供することを目的とする。 要約すれば本発明のズームレンズは、レンズ系全体の焦
点距離を変換するためのバリエータ系レンズ群を包含す
る複数のレンズ群の内の最前列のレンズ群の光軸方向へ
の移動により焦点調節を行うズームレンズを前提とする
ものであり、前記最前列のレンズ群の繰出し量とレンズ
系全体の焦点距離の積が一定値になる様に前記最前列の
レンズ群の駆動機構と前記バリエータ系レンズ群の駆動
機構とを関連付げることにより撮影距離に関わりなく一
定の像倍率を得ることができる様になされている。

【作用】

本発明におけるレンズ配分のズームレンズ、即ち、最前
列のレンズ群をフォーカシング系レンズ群として、この
フォーカシング系レンズ群の繰出しにより焦点Ｗ節を行
うズームレンズにおいては。 レンズ系全体の焦点距離を一定とした場合にはフォーカ
シング系レンズ群の無限遠位置からの繰出し！（即ち、
撮影距離）と像倍率とは反比例し。 又、フォーカシング系レンズ群の無限遠位置からの繰出
し量（即ち、撮影距離）を一定とした場合にはレンズ系
全体の焦点距離と像倍率も比例する。 そして１本発明ではフォーカシング系レンズ群の無限遠
位置からの繰出し量とレンズ系全体の焦点距離の積が一
定値になる様にフォーカシング系レンズ群の駆動機構と
レンズ系全体の焦点距離を変換するためのバリエータ系
レンズ群の駆動機構とを関連付けることにより、フォー
カシング系レンズ群の無限遠位置からの繰出し量が多く
なって（即ち、撮影距離が短くなって）像倍率が大きく
なった時にはレンズ系全体の焦点距離が短くなる様にバ
リエータ系レンズ群を駆動することによってフォーカシ
ング系レンズ群の繰出しによる像倍率の増加を相殺し、
逆にフォーカシング系レンズ群の無限遠位置からの繰出
し量が少なくなって（即ち、撮影距離が長くなって）像
倍率が小さくなった時にはレンズ系全体の焦点距離が長
くなる様にバリエータ系レンズ群を駆動することによっ
てフォーカシング系レンズ群の繰出しによる像倍率の減
少を補完する様になし、以て像倍率が常に一定になる様
にしている。

【実施例】

以下図面を参照して本発明の１実施例を詳細に説明する
。 尚、以下においては本発明の好適なる実施例として所謂
機械補償式のレンズ系に対して本発明を適用したレンズ
系の縦断面図を示す。 先ず第１図において、１は焦点調節用のフォーカシング
系レンズ群であり、集束レンズとして構成される。又、
２は全レンズ系の焦点距離を変換することにより変倍機
能を持つバリエータ系レンズ群であり２発散レンズとし
て構成される０次に。 ３は焦点距離の変換による像面移動を機械的に補償する
コンペセター系レンズ群であり１発散レンズとして構成
される。更に、４は最終的に撮像面に結像させるマスタ
ーレンズ群であり、集束レンズとして構成される。 又１本実施例においては、上記したレンズ群の内フォー
カシング系レンズ群Ｉとバリエータ系レンズ群２とコン
ベセター系レンズ群３とでアフォーカル系を構成してお
り、無限遠から第１群のフォーカシング系レンズ群１に
入射した光は、コンペセター系レンズ群３からマスター
レンズ群４に対して平行光として入射し、マスターレン
ズ群４の固有の焦点面に集束する。 かかる構成のレンズ系においてバリエータ系レンズ群２
が前進すると変倍率が低下してレンズ系全体としての焦
点距離は相対的に短縮される。逆に、バリエータ系レン
ズ群２が後退すると変倍率が上昇してレンズ系全体とし
ての焦点距離は相対的に伸張される。 又、この時コンベセター系レンズ群３はフォーカシング
系レンズ群１に対して平行に入射した光がマスターレン
ズ群４に対して平行に入射する様な方向に移動すること
により変倍動作に伴う像面位置の移動を機械的に補償す
る。 更に、この様なマスターレンズ群４の前段にアフォーカ
ル系を有するレンズ群においては、第１群に配置された
フォーカシング系レンズ群１の結像面をレンズ系全体に
対して定点とすることにより（より具体的には無限遠に
おけるフォーカシング系レンズ群１の焦点位置にフォー
カシング系レンズ系全体の像が結ぶ様にフォーカシング
系レンズ群１を移動させることにより）焦点調節がなさ
れる。従って、撮影距離が無限遠の位置から近づく程フ
ォーカシング系レンズ群１の繰出し量を増加させること
によりフォーカシング系レンズ群１の結像面をレンズ系
全体に対して定点とするや上述の様に、第１図に示す実
施例ではマスターレンズ群４を除外した他のレンズ群は
光軸方向に移動するための移動機構を必要とする。 先ず、５はカメラ本体に接続されるマスターフランジで
あり、マスターレンズ群４を組み込んだ固定枠６はマス
ターフランジ５の筒状体５ａに光軸を中心として固着さ
れる。 次に、７は鏡胴であり、その外周には焦点調節をするた
めのフォーカスリング８が旋回自在に設けられている。 又、鏡胴７の内側にはカムリング９が旋回自在に設けら
れており、カムリング９に植設されたダボ１０の頭部１
０ａはフォーカスリング８に嵌合されている。しかして
、フォーカスリング８を鏡胴７の外周で旋回させると、
連動してカムリング９が鏡胴７の内周面で旋回する。 次に、フォーカシング系レンズ群ｌは可動枠１１に、バ
リエータ系レンズ群２は可動枠１２に。 コンベセター系レンズ群３は可動枠１３に、各々組み込
まれている。 又、鏡胴７には光軸と平行に係合−ｆｌＪ　７　ａが形
成されており、カムリング９には後に詳述するカム溝９
ａ・９ｂ・９ｃが形成されている。そして。 可動枠１１に植設されたカムフォロワＩ４はカム溝９ａ
を貫通して係合溝７ａと係合し、可動枠１２に植設され
たカムフォロワ１５はカムａ９ｂを貫通して係合溝７ａ
と係合し、可動枠１３に植設されたカムフォロワ１６は
カム溝９ｃを貫通して係合溝７ａと係合している。 第２図は第１図に示すカムリング７を内側から見て平面
的に展開した図であり、９ａ・９ｂ・９Ｃは既述のカム
溝９ａ・９ｂ・９ｃを、７ａは既述の係合溝７ａを、１
４・１５・１６は既述のカムフォロワ１４・１５・１６
を各々示す。 上述の様に、カムフォロワ１４・１５・１６は各々カム
ａ９ａ・９ｂ・９ｃを貫通して係合溝７ａと係合してい
るので、フォーカスリング８によってカムリング９を光
軸の廻りで旋回させると各カム溝９ａ・９ｂ・９ｃは係
合溝７ａに対して相対的に矢示Ａ方向又は矢示Ｂ方向に
移動し、カムフォロワ１４・１５・１６は光軸と交叉す
る方向への移動を係合溝７ａによって規制されているの
で、カム溝９ａ・９ｂ・９Ｃに倣い作動しながら係合溝
７ａに沿って移動する。 この様に本実施例ではその特徴点として、フォーカシン
グ系レンズ群ｌの移動用のカム溝９ａがバリエータ系レ
ンズ群２の移動用のカム溝９ｂやコンベセター系レンズ
群３の移動用のカム溝９Ｃと共通のカムリング９に形成
されているので、焦点調節と焦点距離の変換が連動して
行われる。 そして９本発明ではフォーカシング系レンズ群１の無限
遠位置からの繰出し量と焦点距離の積が一定値になる様
にカム溝９ａ・９ｂ・９ｃを形成することにより、を最
影距離の遠近に関わりなく常に一定の像倍率が得られる
様にしている。 次に、第３図及び第４図を参照して本実施例の作用を詳
細に説明する。 先ず、第３図は第１図に示した本実施例のレンズ系２０
全体の結像状態を示す図であり、１・２・３・４は、各
々フォーカシング系レンズ群１゜バリエータ系レンズ群
２．コンペセター系レンズ群３．マスターレンズ群４を
示す。尚、第３図においてはフォーカシング系レンズ群
１による焦点調節がなされていない状態を仮定して示し
ている。 又、フォーカシング系レンズ群１とバリエータ系レンズ
群２とコンベセター系レンズ群３によってアフォーカル
系２１が構成され、直接的な変倍動作を行うバリエータ
系レンズ群２と変倍動作に伴う像面移動を補償するコン
ベセタ一系レンズ群３とにより広義の変倍系２２が構成
されている。 更に、２３は物体、２４は像、２５は光軸、Ｈはレンズ
系２０全体の前側主点、Ｈ゛はレンズ系２０全体の後側
主点、Ｆはレンズ系２０全体の前側焦点、Ｆ′はレンズ
系２０全体の後側焦点、ｒはレンズ系全体の焦点距離、
Ｘは物体距離、ｘ。 は焦点面のずれ量、を各々示す。 さて第３図の結像状態において物界側を正、像界側を負
として扱い、像倍率をＭと置いた場合には公式＋１１が
成立する。 Ｍ＝−・・・（１） 式（１１を物体距離Ｘに関して整理すると１式（２）が
導かれる。 Ｘ冨−・・・（２） 本発明は常に像倍率Ｍを一定値にすることを目的とする
ものであるので１式（２）におけるＭの値を定数と考え
ることができ、従って、物体距離Ｘに比例して焦点距離
ｆを制御すれば所期の目的が達せられる。 さて１本実施例ではフォーカシング系レンズ群１と変倍
系２２は共通のカムリング９によって駆動されるので、
物体距離Ｘをフォーカシング系レンズ群１の繰出し量ｄ
に置換して考えることができる。 上述の通り、前玉繰出し式のズームレンズにおいてはフ
ォーカシング系レンズ群１の結像面をレンズ系全体に対
して定点とすることにより焦点調節がなされ、特に１本
実施例の様にマスターレンズ群４の前段にアフォーカル
系２１が配置されたレンズ系の場合には無限遠における
フォーカシング系レンズ群１の焦点位置にフォーカシン
グ系レンズ群１の固有の像が結像する様にフォーカシン
グ系レンズ群ｌの繰出しｌｄが調整される。 第４図は上記レンズ系２０中のフォーカシング系レンズ
群１自体の結像状態を示す図であり、２６はフォーカシ
ング系レンズ群ｌが単独で生じる像、Ｐはフォーカシン
グ系レンズ群１自体の前側焦点、ｒｏはフォーカシング
系レンズ群１自体の後側焦点、Ｔはフォーカシング系レ
ンズ群１自体の焦点距離、ｄはフォーカシング系レンズ
群１自体の結像距離（即ち、フォーカシング系レンズ１
自体の所望される繰出し量）、を各々示す。 さて、第４図において物界側を正とし像界側を負とした
場合に、物体距離Ｘと結像距離ｄと焦点距離Ｔとの間に
は公式（３）が成立する。 ｘ−ｄ＝−Ｔ”　　　　　　　・・・（３）この式（３
）を物体距離Ｘに関して整理すると式（４）が成立し、
既述の式（２）における物体距離Ｘが結像距離ｄの関数
で示される。 ｔ ｘ＝−□　　　　　　　　・・・（４）式（４）を式（
２）に代入すると９式（５）が成立する。 Ｍ この第４図における結像距離ｄに相当する量だけフォー
カシング系レンズ群１を前方に繰り出せば、フォーカシ
ング系レンズ群１の固有の像はフォーカシング系レンズ
群１自体の後側焦点Ｐ゛の位置に結像し、後段の各レン
ズ群を通過してレンズ系２０全体の後側焦点位置Ｆ゛の
位置に結像する。 そして１本発明ではフォーカシング系レンズ群１の繰出
し量ｄとレンズ系２０全体の焦点距離ｒの積が一定値に
なる様にフォーカシング系レンズ群１の移動機構とバリ
エータ系レンズ群２の移動機構（本実施例は機械補償式
のためコンペセター系しンズ群３の移動機構はバリエー
タ系レンズ群２の移動機構に連動する。）とを連動させ
ているので、上記の式（５）からフォーカシング系レン
ズ群１の繰出し量ｄとレンズ系２０全体の焦点距離ｒの
積’ｄ　−ｆを求めると９式（６）が導かれる。 ｄ−ｆ＝−Ｍ−ｒ”　　　　　・・・（６）式（６）に
おいてＴはフォーカシング系レンズ群ｌの固有の焦点距
離であるので、フォーカシング系レンズ群１の繰出し量
ｄとレンズ系２０全体の焦点距離ｆの積ｄ−ｆが一定値
となる様に各レンズ系の移動機構を連繋させれば撮影距
離に関わりなく一定の像倍率Ｍを得ることができる。 さて、第１図及び第２図の機構においてフォーカスリン
グ８の回転によりカムリング９を係合溝７ａに対して相
対的に矢示Ａ方向に移動させるとフォーカシング系レン
ズ群１のカムフォロワ１４はカム溝９ａに倣いながら係
合溝７ａに沿って後退するので相対的に遠距離の物体に
対して合焦する。そしてこの時バリエータ系レンズ群２
のカムフォロワ１５もカム′ａ９ｂに倣いながら係合溝
７ａに沿って後退するのでレンズ系全体の焦点距離は相
対的に伸張される。 逆に、カムリング９を係合溝７ａに対して相対的に矢示
Ｂ方向に移動させるとフォーカシング系レンズ群１のカ
ムフォロワ１４はカム溝９ａに倣いながら係合溝７ａに
沿って前進するので相対的に近距離の物体に対して合焦
する。そしてこの時バリエータ系レンズ群２のカムフォ
ロワ１５もカム溝９ｂに倣いながら係合溝７ａに沿って
前進するのでレンズ系全体の焦点距離は相対的に短縮さ
れる。 そして、この時のカムフォロワ１４の位置によって定ま
るフォーカシング系レンズ群ｌの繰出しｉｄとカムフォ
ロワ１５の位置によって定まる全体の焦点距離ｒの積が
第６図に示す値になる様にカム溝９ａ・９ｂを関係つけ
れば、撮影距離に関わりなく常に一定の像倍率Ｍを得る
ことができる。 尚、カムリング９の回転によってコンペセター系レンズ
群３が移動することはいうまでもない。 又、上記においては、マスターレンズ群３の前段がアフ
ォーカル系になる場合を例にして説明したが、マスター
レンズ群３の前段に配置したレンズ群の集束点（マスタ
ーレンズ群３の前段が全体的に発散系の場合には前側の
集束点）が常に定点になる限り本発明は適用できる。即
ち、アフォーカル系の採用は集束点が無限遠の場合の一
例である。 又、上記ではフォーカスリング８の駆動機構自体に関し
ては言及していないが、監視カメラ等の用途に使用する
場合であれば、公知の測距機構と連動するモータの回転
を公知の伝達機構によりフォーカスリング８に伝達して
回転させれば良い。

【効果】

以上説明した様に２本発明によれば近距離の物体に焦点
を合わせる時にはこれに連動して焦点距離が短縮され、
遠距離の物体に焦点を合わせる時にはこれに連動して焦
点距離が伸張されるので。 物体距離の遠近に関わりなく一定の像倍率の像を得るこ
とができる。 従って２本発明を特に監視カメラ等のレンズに使用した
場合には遠距離の物体が小さく不鮮明になったり、近距
離の物体が撮影画面からはみ出したりすることなく常に
一定の像倍率で写し出すことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の１実施例に係るズームレンズの断面図
、第２図は第１図に示すカムリングの展開図、第３図は
第１図に示すレンズ系全体の結像状態を示す図、第４図
は第１図に示すレンズ系中のフォーカシング系レンズ群
の結像状態を示す図。 １・・・フォーカシング系レンズ群　　２・・・バリエ
ータ系レンズ群　　　３・・・コンペセター系レンズ群
４・・・マスターレンズ群　　　９・・・カムリング９
ａ・９ｂ・９ｃ・・・カム溝　　　２１・・・アフォー
カル系 特許出願人　株式会社　コ　ノマル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、レンズ系全体の焦点距離を変換するためのバリ
   エータ系レンズ群を包含する複数のレンズ群の内の最前
   列のレンズ群の光軸方向への移動により焦点調節を行う
   ズームレンズにおいて、前記最前列のレンズ群の繰出し
   量とレンズ系全体の焦点距離の積が一定値になる様に前
   記最前列のレンズ群の駆動機構と前記バリエータ系レン
   ズ群の駆動機構とを関連付けたことを特徴とするズーム
   レンズ。
2. （２）、特許請求の範囲第１項記載のズームレンズにお
   いて、 前記最前列のレンズ群を測距機構と連繋させて駆動する
   様にしたことを特徴とするズームレンズ。