JPH0255761B2 - - Google Patents

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JPH0255761B2
JPH0255761B2 JP54156378A JP15637879A JPH0255761B2 JP H0255761 B2 JPH0255761 B2 JP H0255761B2 JP 54156378 A JP54156378 A JP 54156378A JP 15637879 A JP15637879 A JP 15637879A JP H0255761 B2 JPH0255761 B2 JP H0255761B2
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
displacement
focal length
cam groove
lenses
Prior art date
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JP54156378A
Other languages
English (en)
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JPS5680010A (en
Inventor
Yasumasa Tomori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pentax Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Priority to DE3045414A priority patent/DE3045414C2/de
Priority to GB8038957A priority patent/GB2066500B/en
Publication of JPS5680010A publication Critical patent/JPS5680010A/ja
Priority to US06/682,808 priority patent/US4627691A/en
Publication of JPH0255761B2 publication Critical patent/JPH0255761B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、ズームレンズあるいは超望遠レン
ズ系において、少なくとも2つ以上のレンズある
いはレンズ群が光軸上を変位する光学系のカム溝
の形成方法に関するものである。 ズームレンズは、変倍しても結像面を常に一定
に保つために、その構成するレンズ群の一枚ある
いは一群以上を変位させる必要がある。このレン
ズの変位状態は、変倍域の連続した変倍位置で諸
収差の悪影響が発生しないように変位量が求めら
れるために多様となる。 また、特に超望遠レンズ系は、合焦のためにレ
ンズ系の空気間隔を不変にして全体を変位させる
と、変位量が大きくなるので、レンズ群のうち一
枚あるいは一群以上を変位させて変位量を小さく
すると共に、近接撮影距離をより小さくすること
が行なわれる。この場合においてもレンズの変位
状態は、色収差等の諸条件を良好に保つために多
様となる。 上述した変位するレンズの変位の状態は、変化
域の連続した変化位置、すなわち、ズームレンズ
でなら変倍位置(焦点距離)、超望遠レンズ系な
ら撮影距離に対応した変位量として光学設計上規
定される。そして、変倍位置(焦点距離)あるい
は撮影距離に、光軸のまわりの回転角度量あるい
は光軸に沿つた変位量を適当に対応させて、カム
溝の機構設計がなされる。従つて、この対応させ
る量によつて、カム溝は様々の形状をとることに
なる。 従来のカム溝に関しては、例えば、焦点距離を
変化させる変倍レンズ群を2つ有するズームレン
ズ光学系に適用した場合を第1〜6図に示す。以
下、このズームレンズ光学系の場合について説明
する。 第1〜6図は、変倍レンズの変位状態が増加し
たり減少したりする場合や、2つの変倍レンズの
変位量に大きな差がない場合に主として用いられ
るもので、光軸方向の移動が規制された操作環を
光軸のまわりに回転させその回転量を変倍位置
(焦点距離)に対応させて構成したカム溝に関す
るものである。 1は操作環で、光軸に沿つた変位を規制され、
光軸回動のみ自由にされている。2は支持筒で、
カメラとの嵌合部を有し、操作環1を光軸のまわ
りにのみ回動自在に装着している。3,4は、そ
れぞれ変倍レンズAおよび変倍レンズBを保持し
ているレンズ枠である。7aは、レンズ枠3に植
設された案内ピンで、支持筒2に設けられた光軸
に平行な案内溝2aと操作環1に設けたリード溝
1aに滑動自在に嵌入されている。案内溝2a
は、変倍レンズAの変位量に対応する長さを有し
ている。7bは、レンズ枠4に植設された案内ピ
ンで、支持筒2に設けられた光軸に平行な案内溝
2bと操作環1に設けられたカム溝1bに滑動自
在に嵌入されている。 次に作用を説明すると、操作環1を第1図の最
広角状態から回動すると、案内溝2aとリード溝
1aと案内ピン7aとの関係で、レンズ枠3が光
軸に沿つて左方に直進移動し変倍レンズAを変位
させる。同時に、案内ピン7bと案内溝2bとカ
ム溝1bとの関係によつて、レンズ枠4が光軸に
沿つて左方に直進移動し、変倍レンズBを変位さ
せて、第2図の最狭角状態まで変倍する。従つ
て、第1図から第2図へ変倍すると、同様に第3
図から第4図へ変化しており、変倍レンズAは変
位量aoまで変位し、変倍レンズBは変位量boまで
変位する。 この構成でリード溝1aのリードをLとすると
第3図に示した操作環1の回転角θoは、 θo=(360゜/L)×ao ……(1) で表わされる。カム溝2bの軌跡(または形状)
は、(1)式で連続した変倍位置でθoを求めることに
よつて決定される。 リード溝1aのリード角αは一定だけれども、
カム溝1bのリード角βは各変倍位置で異なる場
合が一般的である。 リード角α,βと操作環1を回動させる操作力
との関係は、第5図および第6図に示されてい
る。操作環1を回動することによつて、案内ピン
7a,7bが各々受ける回動力をfα1,fβ1とする
と、案内ピン7a,7bを光軸に沿つて直進させ
る力は、それぞれfα2,fβ2となる。図で明らかな
ように、リード角α,βが小さい程回動力fα1
1は小さくて操作性がよい。そこで一般的には、
リード角α,βを45゜以下となるようにするけれ
ども、リード角αを小さくすること、つまりリー
ドLを小さくすることは(1)式で求められるθoを大
きくすることになる。すなわち、変位量が大きい
ものに対しては、回転角が大きくなるため、構成
上不利になる。 第7〜14図は、例えば、焦点距離28mmから
135mmまでの変倍域を有する35mm判カメラ用ズー
ムレンズの光学系で、変倍レンズが4群となり、
変倍レンズの変位量も様々となつた場合を示して
いる。ここで、各構成部材に付した番号は前述し
た構成と同様の役割を果す部材には同一の番号を
付してある。 まず構成を説明すると、1は光軸方向の移動を
規制され、光軸のまわりに回動する操作環であ
る。2はカメラ(図において右側)への嵌合部を
有する支持筒で、操作環1を光軸回動のみ自在に
装着している。3,4,5,6は、それぞれ変倍
レンズA,B,C,Dを保持するレンズ枠であ
る。7aは、レンズ枠3に植設された案内ピン
で、支持筒2に設けられた光軸に平行で変倍レン
ズAの変位量の最大値に対応する長さを有する案
内溝2aに滑動自在に嵌入されている。また案内
ピン7aは、操作環1に設けるカム溝1aに滑動
自在に嵌入されている。7b,7c,7dは、そ
れぞれレンズ枠4,5,6に植設された案内ピン
で、支持筒2に設けられた光軸に平行で、変倍レ
ンズB,C,Dの最大変位量に対応する長さを有
する案内溝2b,2c,2dと操作環1に設ける
カム溝1b,1c,1dとに滑動自在に嵌入され
ている。そして、操作環1を回動すると、案内ピ
ン7a,7b,7c,7dと案内溝2a,2b,
2c,2dとカム溝1a,1b,1c,1dとの
関係で、レンズ枠3,4,5,6が直進的に変位
し、それにより変倍レンズA,B,C,Dが変位
し変倍が行なわれる。 第7図は最広角状態で、第8図、第9図と順次
狭角側へ変倍する途中の状態を示し、第10図は
最狭角状態を示している。最広角状態から最狭角
状態へ変倍するときの、各変倍位置(各焦点距
離)における変倍レンズA,B,C,Dの変位量
の状態を示すものが第11〜14図に示すもので
ある。第11〜14図において、横軸が焦点距離
で、左から右へ変化するにつれて狭角になる(焦
点距離が長くなる)ようにとつてあり、縦軸は変
位量で、変倍レンズが第7〜10図において左方
の被写体側へ変位する場合を上方にとつてある。 ここで、従来の手段でカム溝の軌跡を決定する
ならば、まず第11〜14図の変位曲線を検討し
なければならない。これら曲線の中で、常に増加
または減少する曲線すなわち曲線上のどの点にお
ける接線も正または負のいずれかのみであるよう
な曲線を選択し、この曲線に線形のカム溝を与え
る。ここでは、第12図の変倍レンズBの変位曲
線が該当し、この変倍レンズBの動きを規制する
カム溝1bにリードLのリード溝を与えることに
なる。このとき、操作環1の回動角θoは変倍レン
ズBの変位量をboとすると、 θo=(360゜/L)×bo ……(2) となり、変倍レンズBの変位量boと対応する変倍
レンズA,C,Dの変位量ao,co,doと全変倍レ
ンズA〜Dにおいて等しいθoとから、カム溝1
a,1c,1dの軌跡が決定する。この結果の各
カム溝を展開したものが第15図である。図にお
いて横軸は操作環1の回転角θ、縦軸は変位量を
とつてある。第15図において明らかなように、
カム溝1bの線形のリード溝のリード角βに対し
て、カム溝1a,1c,1dの最大リード角α,
γ,δは全て大きく、しかも45゜以上になつてお
り操作性が悪い。 最大リード角α,γ,δを45゜以下にするため
には、リード角βに他の値を与えて小さくするこ
と、つまりリードLを小さくすることになる。こ
のように何度か値を変えて45゜以下になるように
設定する必要がある。ようやく適当なリード角β
が決定されたとしても、θoは大きくなり、各カム
溝はより長くなつて互いに近づき、遂には干渉す
ることになるおそれもあり、操作環1にカム溝を
形成することが不可能か、操作環1の強度が低下
し、各カム溝の精度も低下することになる。それ
故に、加工精度を確保するために、変倍レンズ群
の動きや光学性能をある程度犠牲にして、カム溝
が形成しやすい程度に修正しなければならない問
題点があつた。 この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、2以上の変位するレンズを有
する光学系で、しかもその変位の状態(変位曲
線)がどうであろうとも、設計が容易にでき、カ
ム溝の精度および操作環、支持筒の強度を確保
し、しかも操作性のよい変位レンズ用カム溝の形
成方法を提供することを目的とする。 この目的を達成するために、この発明は、 光軸方向の移動が規制され、しかも光軸のまわ
りに回転自在にされた操作環を操作することによ
つて、複数のレンズをカム溝に案内させてレンズ
系の全焦点距離にわたつて互に関連した動きをさ
せる変位レンズ用カム溝の形成方法であつて、 全焦点距離を複数の微小焦点距離範囲に分割
し、 (a) 前記微小焦点距離範囲の1つにおいて前記各
レンズの変位距離を求め、 (b) 前記一つの範囲において前記各レンズのうち
最大変位距離を持つ一つのレンズを選択し、 (c) 前記レンズのためにあるリード角を選択し、 (d) 前記リード角と前記最大変位量とから回転角
を求め、 (e) 該回転角を残りのレンズの各々のカム溝の回
転角として適用し、 (f) 前記一の範囲において、前記一のレンズ以外
の残りのレンズの各々のリード角を各々のカム
溝の回転角と各々の変位距離とから求め、 (a)から(f)の各工程を各微小焦点距離範囲で繰り
返し、前記全焦点距離にわたつて前記各レンズの
カム溝を決定する変位レンズ用カム溝の形成方法
としたことを特徴としている。 以下、この変位レンズ用のカム溝の形成方法を
第7〜10図に示される光学系に適用して説明す
る。 ある焦点距離範囲のズームミング設計に際し
て、全焦点距離を複数の微小焦点距離範囲に分割
し、各変倍位置(焦点距離)における各変倍レン
ズの光軸方向の変位と、その微小変倍区間におけ
る光軸方向の変位量を全区間にわたつて求める
と、下記の表のようだつたとする。 f1,f2,……foは、例えばf1=28mm〜fo=120mm
などの焦点距離範囲における適宜微小間隔に分割
した変倍位置を示している。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光軸方向の移動が規制され、しかも光軸のま
    わりに回転自在にされた操作環を操作することに
    よつて、複数のレンズをカム溝に案内させてレン
    ズ系の全焦点距離にわたつて互に関連した動きを
    させる変位レンズ用カム溝の形成方法であつて、 全焦点距離を複数の微小焦点距離範囲に分割
    し、 (a) 前記微小焦点距離範囲の1つにおいて前記各
    レンズの変位距離を求め、 (b) 前記一つの範囲において前記各レンズのうち
    最大変位距離を持つ一つのレンズを選択し、 (c) 前記レンズのために一定のリード角を選択
    し、 (d) 前記リード角と前記最大変位量とから回転角
    を求め、 (e) 該回転角を残りのレンズの各々のカム溝の回
    転角として適用し、 (f) 前記一の範囲において、前記一のレンズ以外
    の残りのレンズの各々のリード角を各々のカム
    溝の回転角と各々の変位距離とから求め、 (a)から(f)の各工程を各微小焦点距離範囲で繰り
    返し、前記全焦点距離にわたつて前記各レンズの
    カム溝を決定することを特徴とする変位レンズ用
    カム溝の形成方法。
JP15637879A 1979-12-04 1979-12-04 Cam groove for displacement lens Granted JPS5680010A (en)

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