JPH04177205A - ズームレンズ鏡胴 - Google Patents

ズームレンズ鏡胴

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JPH04177205A
JPH04177205A JP30542690A JP30542690A JPH04177205A JP H04177205 A JPH04177205 A JP H04177205A JP 30542690 A JP30542690 A JP 30542690A JP 30542690 A JP30542690 A JP 30542690A JP H04177205 A JPH04177205 A JP H04177205A
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JP
Japan
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lens group
movable
zoom lens
lens barrel
optical axis
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Application number
JP30542690A
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English (en)
Inventor
Tetsuji Emura
江村 哲二
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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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〕 この発明は、各種のカメラと組み合わされるズームレン
ズ鏡胴の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
先ず、この発明の理解を容易にするため、−船釣な従来
型ズームレンズ鏡胴の構造例を第16図に従って説明す
る。
この従来例に係るズームレンズ鏡胴10では、ズームレ
ンズ系Z′を構成する4つのレンズ群は、被写界側から
数えてその最先頭に位置する第ルンズ群L1と3番目に
位置する第3レンズ群L3とが固定レンズ群として構成
され、第2番目に位置する第2レンズ群Lz(以下、バ
リエータと称する)と最後尾の第4レンズ群L4 (以
下、マスターレンズと称する)とが、可動レンズ群とし
て構成されている。
そして、変倍時には、バリエータし2が第14図に示す
移動線図Aに則って光軸上を移動し、マスターレンズL
4が、そのときの被写体距離に応じて、第14図の移動
線図B、〜B2の間に設定された移動線図に則って同時
に光軸上を移動することにより、ズームレンズ系Z′の
焦点距離を変更し得るように構成されている。
この場合、バリエータL2は、ズームモータ51により
駆動され、そのときの光軸上の位置がエンコーダ61に
よりデジタル的に検出されるように、また、マスターレ
ンズL4は、ステ、ピングモータ71により駆動され、
そのときの光軸上の位置が基準位置検出装置81で検出
される基準位置からのパルス数として検出されるように
構成されている。
そして、実際のズームレンズでは、予め、前述の移動線
図AおよびB+””’Bzをエンコーダ61の分割数お
よび前述の基準位置からのパルス数に置き換えてテーブ
ル化し、これを変倍制御システム内に記憶させて置き、
バリエータL2とマスターレンズL4との移動を制御す
るように構成されている。
一方、フォーカシングの場合には、マスターレンズL4
を光軸方向に微小振動させ、焦点面側に置かれた撮像素
子(図示せず)から高周波成分を出力させ、第15図に
示すように、この高周波成分のレベル変化を検出するこ
とにより前ビン・後ピンを一判別し、さらに、高周波成
分のピークが得られる位置までマスターレンズL4を適
宜移動させて、フォーカシングを行うように構成されて
いる。
さて、前述した4つのレンズ群り、〜L4を最終的に保
持するズームレンズ鏡胴10は、前半部を構成する固定
胴2と後半部を構成する取付は座部材3とから構成され
ている。
この場合、固定胴2の前端部には押えリング4aが設け
られ、第ルンズ群し+ は、この押えリング4aによっ
て固定胴2に直接固定されている。
また、固定胴2の中間壁2aと後端部に固定された抜は
止めリング4bとの間の固定胴2の内周面には、カム筒
11が回転可能、かつ光軸方向には移動しないように設
けられている。
このカム筒11の周壁部には、バリエータL2を所定の
移動線図Aの通りに移動させるためのバリエータ用カム
溝12が形成され、後端部にはズームモータ51の駆動
ギア52と連結するギア部13が形成されている。
また、このカム筒12の内部空間であって、固定胴2の
内周中間壁2aと抜は止めリング4bとの間には、ズー
ムガイド棒14と旋回運動阻止棒15とが、互いに光軸
0に対して平行になるように配設されている。
ところで、可動レンズ群の一つであるバリエータL2は
、バリエータ保持枠21によって保持されるように構成
されている。
このバリエータ保持枠21は、自身の上部に設けられた
ブツシュ22にズームガイド棒14が摺動可能に嵌合し
、また、下部に形成されたU字溝23に旋回運動阻止棒
15が係合し、さらに、ブツシュ22の上部に形成され
たカムフォロアー24が前述のバリエータ用カム溝12
内に精密に係合するように構成されている。
そのため、変倍に際してカム筒11が回転した時は、該
バリエータ用カム溝12の誘導作用によって、バリエー
タ保持枠21(バリエータt、z)が回転することなく
光軸方向に移動することになる。
そして、このときのバリエータ保持枠21の光軸上の位
置情報は、カム筒11のギア部13に連結されたエンコ
ーダ61によってデジタル的な回転数(回転角)情報と
して検出されるように構成されている。
尚、エンコーダ61とカム筒11のギア部13とは、適
宜の中間ギア列62・63を介して互いに連結されてい
る。一方、鏡胴10の後半部を構成する取付は座部材3
は、適宜のオートアイリス絞り手段91の絞り羽根群9
2を挟んで固定胴2に結合しており、第3レンズ群L3
がこの取付は座部材3に直接固定されている。
そして、マスターレンズL4を保持するマスター保持枠
41は、下側部分に設けたブツシュ42が、取付は座部
材3の前方壁部3aと後方壁部3bの間に平行設置され
たマスターレンズガイド棒32に嵌合することにより、
光軸Oに沿って直進可能に案内されるように構成されて
いる。
また、マスター保持枠41の上側部分に設けた保合ピン
43が、取付は座部材3の土壁部3Cに形成されたU字
溝31に精密に係合することにより、マスター保持枠4
1の旋回運動を阻止するように構成されている。
このマスター保持枠41は、適宜のステッピングモータ
71で移動可能に構成されている。
すなわち、ステッピングモータ71の出力軸に形成され
たリードスクリュー72にはナツト73が螺合していて
、このナツト73の外周形成された突起73aが、マス
ター保持枠41に備えられたゴム係合部材の溝33内に
嵌入し、ナツト73の回転を阻止している。さらに、マ
スター保持枠41の下側部分に突出的に形成されたアー
ム44が、コイルばね34により矢印方向に付勢されて
、常に、ナツト73の端面に押圧されるように構成され
ている。
そのため、ステッピングモータ71によりリードスクリ
ュー72が回転されると、ナツト73が光軸方向に直進
的に移動し、このナツト73の移動に追従してアーム4
4(マスター保持枠41)が光軸方向に直進的に移動す
ることになる。
なお、この場合のコイルばね34は、リードスクリュー
72とナツト73との間のバックラッシュ解消だけでな
く、ステッピングモータ71とリードスクリュー72と
の間の軸方向ガタを除く作用をも果たしている。
さて、マスター保持枠41は、数値制御で回転するステ
ッピングモータ71により移動させられるため、数値制
御の際に基準とすべき位置を設定する必要がある。この
基準位置を検出するため、取付は座部材3の土壁部3C
の上には、適宜構造の基準位置検出装置(例えば、フォ
トインタラプタ)81が設けられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のズームレンズ鏡胴において、バリエータLtがテ
レポジションからワイドポジシジンの範囲内を移動する
際、マスターレンズ群L4は、変倍に伴う合焦ズレを解
消すべく、適宜方向へ追従移動することとなる。
ところが、この場合、第14図示で明らかなように、テ
レポジション(以下、テレ端という)近傍では、バリエ
ータし、のわずかな位置変動に対し、マスターレンズ群
L4は急峻な追従動作を強いられる。しかも、バリエー
タし!の位置と、それに対するマスターレンズ群L4の
追従巨標位置は非線形に対応している。
マスターレンズ群L4は、バリエータL2の移動速度よ
りも速く移動できるように構成してピンボケ発生を防止
しなければならず、しかもその特性は非線形であること
が望ましい。ところが、急峻で自在な動きを実現するた
めにマスターレンズ群L4の駆動モータを大型化するこ
とは、鏡胴全体の大型化に繋がるため避けなければなら
ない。
また、従来鏡胴において多用されている回転カム筒方式
は、可動レンズ群の移動特性を適宜変えることができる
点では便利であるが、非線形性を有するカム溝の加工は
コスト高となるうえ、鏡胴の大径化による装置本体の大
型化を招く恐れがあるという欠点を有していた。
この発明は上記の点に鑑み、回転カム筒を用いることな
く、バリエータの移動に追従するマスターレンズ群がピ
ンボケを発生することな(移動できるように構成された
コンパクトなズームレンズ鏡胴を提供することを目的と
している。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するため、この発明の第1の構成は、
撮影光軸に平行なスクリューネジを有する駆動手段によ
り可動レンズ群を移動さセるズームレンズ鏡胴において
、前記駆動手段の駆動源を、負荷トルク変動に応じて回
転数の変化する特性を有する駆動モータで構成し、負荷
トルクの変動を介して、可動レンズ群の移動速度を調整
できるように構成したものである。
この発明の第2の構成は、特許請求の範囲第1項に記載
したズームレンズ鏡胴において、前記駆動手段に加わる
負荷トルクの値が、前記可動レンズ群の光軸上の位置に
応じて変化するように構成し、例えば、テレ端近傍での
バリエータの負荷トルクを大きくして移動速度を低下さ
せるなどの調整をできるように構成したものである。
この発明の第3の構成は、特許請求の範囲第1項または
第2項に記載したズームレンズ鏡胴において、前記駆動
モータへの印加電圧を、前記可動レンズ群の光軸上の位
置に応じて変える手段を備え、可動レンズ群の移動特性
に非線形を付与できるように構成したものである。
この発明の第4の構成は、特許請求の範囲第1項〜第3
項のうちの1項に記載したズームレンズ鏡胴において、
前記可動レンズ群の光軸上の位置に応して、前記駆動モ
ータへのPWM(パルス幅変調)デユーティ比を変化さ
せる手段を備え、精密制御の可能なPWM制御により、
可動レンズ群の移動に所望の非線形特性を付与できるよ
うに構成したものである。
この発明の第5の構成は、特許請求の範囲第1項〜第4
項のうちの1項に記載したズームレンズ鏡胴において、
前記駆動モータを、直流モータまたは超音波モータのい
ずれかで構成し、これらモータの角速度−トルク特性を
、可動レンズ群の速度調整に有効利用できるようにした
ものである。
この発明の第6の構成は、ズームレンズ系のすべての可
動レンズ群を、撮影光軸に平行なスクリューネジを有す
る駆動手段により移動できるように構成し、ズームレン
ズ鏡胴の本体をコンパクト化できるようにしたものであ
る。この場合、上記第1〜第5の発明を組み合わせられ
ることはもちろんである。
〔実 施 例〕
以下、この発明に係るズームレンズ鏡胴を、撮像AF方
式のビデオカメラに装備するズームレンズに適用する場
合の実施例に基いて、詳細に説明する。
第1図は本願ズームレンズ鏡胴の全体構成を示す断面図
、第2図は同じく断面図、第3図は外函の構造を示す水
平断面図、第4図は被写界側からみた外函の外観正面図
、第5図は外函の外観後面図、第6図は第3図の外函の
A−A’視の断面図、第7図は同じく第3図B−B’視
の断面図、第8図は第3図に示す外函に取付るための蓋
部材の側面図である。
第9図は負荷トルクとモータの回転速度の関係を示す特
性図、第10図は摺動抵抗を外函の内壁面に設けた例の
斜視図、第11図は摺動抵抗をガイド棒の表面に設けた
例の斜視図、第12図は駆動モータに対して印加電圧を
制御する場合のブロック図、第13図は駆動モータに対
してPWMデユーティ−比の制御を行う場合のブロック
図、第14図は、本願ズームレンズ鏡胴と従来型ズーム
レンズ鏡胴におけるバリエータとマスターレンズの変倍
時の移動特性線図、第15図はマスターレンズのフォー
カシング作用を示す説明図である。
まず、このズームレンズ鏡胴101において、そのズー
ムレンズ系Zは、5群のレンズ群からなる光学系り、〜
LIsと1個のCCD光学部材102とから構成されて
いる。
即ち、この光学系では、第1図に示すように、光学系の
最先頭に位置する第ルンズ群り、と、被写界側から数え
て3番目に位置する第3レンズ群LI3と、5番目に位
置する第5レンズ群とが、いずれも固定レンズ群として
構成されている。また、被写界側から数えて2番目と4
番目に位置する第2レンズ群(バリエータ)L+zと第
4レンズ群(マスターレンズ)L14とが、ともに可動
レンズ群として構成され、さらに、最後尾には、撮像素
子(COD)と水晶板を備え、全体として四角形の外周
を持つCCD光学部材102が備えられている。
この場合、前方の可動レンズ群であるバリエータL1□
は、変倍時に、例えば第14図に示す移動線図Aに則っ
て光軸0上を移動することによってズームレンズ101
の焦点距離を連続的に変更し得るように構成されている
一方、後方のマスターレンズL、は、このバリエータL
I!の動きに同期して、第14図の移動線図81〜82
間の適宜経路に則って光軸0上を移動することにより、
変倍時における焦点面の移動補正と、被写体距離に応じ
たフォーカシングできるように構成されている。尚、こ
のマスターレンズL1.のフォーカシング作用について
は、〔従来の技術〕の項で説明した従来型ズームレンズ
鏡胴でのフォーカシング作用と同様であるので、その説
明を省略する。
該COD光学部材102は、このズームレンズ101の
鏡胴内に設けられたビデオ信号回路、外部に用意された
制御ボックス、または例えばビデオカメラ(いずれも、
図示せず)に接続されるように構成されている。
さて、これらのレンズ群Lll〜LISおよびCCD光
学部材102は、それぞれの機能を発揮し得るような状
態でズームレンズ101の鏡胴内に収納されるが、この
鏡胴は、ズームレンズ鏡胴の基体である外函103と後
述する蓋部材201とから構成されている。
先ず、ズームレンズ鏡胴の基体を構成する外函103で
あるが、これは、第3図〜第7図に示すように、光軸O
に平行な4つの面のうち、例えば、第1図において、紙
面に平行で紙面手前側の壁面だけが開放面104として
構成され、他の5面はそれぞれ壁平面として構成された
函体からなっている。
そして、光軸上に位置する前面壁105には第ルンズ群
Lllを保持する円形枠部106が、また、光軸上に位
置する後面壁107の内側には第5レンズ群LISを保
持する円形枠部108が、さらに、後面壁107の外側
にはCCD光学部材102を保持する四角形枠部109
が形成されている。
この場合、第ルンズ群L 11および第5レンズ群LI
5は、従来技術のように、まず、レンズ落し込み法によ
りそれぞれの枠部106.108内に落し込み、その後
、熱加締め法によりレンズ縁部を枠部に固定するなどの
方法で組み込まれている。
第3.6.7図に示すように、111〜114は各々の
端部に軸支凹部111a〜114aを有する4個所のガ
イド棒支持部で、前方2箇所のガイド棒支持部・111
および112は、前面壁105の内側面であってそれぞ
れ光軸0を挟んで上下に設定された所定位置に、また、
後方2箇所の支持部113および114は、後面壁10
7の内側面であってそれぞれ光軸0を挟んで上下に設定
された所定位置に、それぞれ外函103の前面壁110
から突出するような状態で設けられている。
この場合、4個所のガイド棒支持部111〜114は、
上側に位置する一対のガイド棒支持部111.113が
後述する上側ガイド棒121の両端部支持用として、ま
た、下側に位置する一対のガイド棒支持部112.11
4が下側ガイド棒122の両端部支持用として使用され
るように構成されている。
そのため、上側2個所の軸支凹部111a・113aの
中心点を通る仮想直線イと、下側2個所の軸支凹部11
2a・114aの中心点を通る仮想直線口とが、光軸O
を含む平面で、かつ外函103の背面壁110と平行な
面内において、光軸Oに対して互いに平行になるように
設定されている。
さて、4つの軸支凹部111a−112a・113a・
114aは、第6図および第7図に示すように、それぞ
れの軸支凹部の開き口が、いずれも外函103の開放面
104に向くような「横向きU字形」の凹部として形成
されている。
そして、上側の2つの軸支凹部111a・113aは、
上側ガイド棒121の両端部と円筒嵌合するように構成
され、それらの深さは、上側ガイド棒121の直径と実
質的に同一の値に設定されている。また、下側の2つの
軸支凹部112a・114aは、下側ガイド棒122の
両端部と円筒嵌合するように構成され、それぞれの深さ
は、後述の下側ガイド棒122の直径と実質的に同一の
値に設定されている。
なお、図示実施例では、4本のガイド棒支持部111〜
114が、いずれも外函103の背面壁110から突出
するような状態に設けられているが、これらは、前面壁
105よび後面壁107の内側面の中途部位から部分的
に突出するような状態に設けてもよいものである。
121および122は例えば円形断面を有する上側およ
び下側のガイド棒で、それぞれの両端部が、一対の上側
ガイド棒支持部111.113の軸支凹部111a、1
13aおよび一対の下側ガイド棒支持部112.114
の軸支凹部112a・114aに、それぞれ着脱可能な
状態で係合し得るように構成されている。
そして、第1図の状態では、これらのガイド棒121.
122がそれぞれの軸支凹部111a〜114aに係合
して、光軸0に平行な2本の棒状案内部材を構成してい
る。
なお、この2本のガイド棒121.122の直径は異な
る値でもよいが、製作上の便宜から同一直径に設定する
のが好ましい。
123はバリエータL、□を光軸Oに沿って移動可能に
保持するための第1可動保持枠で、その上側部位には、
上側ガイド棒121に摺動可能に係合するブツシュ12
3aが、下側部位には、下側ガイド棒122と摺動可能
にかつ着脱可能に係合する下向きのU字溝123bがそ
れぞれ設けられている。
そして、この第1可動保持枠123には、第2図に示す
ように、後述のズーム用ナンド143に圧接的に接触す
るフォーク状の突起123Cが形成され、さらに、その
近傍位置には、中央に適宜の溝を有し該突起123cを
嵌入可能なゴム係合部材123dが取付けられている。
124は第3レンズ群Llffを固定的に保持する固定
保持枠で、先の第1可動保持枠123とは逆に、その下
側部位には、下側ガイド棒122に摺動可能に係合する
ブツシュ124aが、上側の部位には、上側ガイド棒1
21と摺動可能に、かつ着脱し易いように係合する上向
きのU字溝124bがそれぞれ設けられている。
この固定保持枠124は、本来、上下のガイド棒121
.122に案内されて光軸方向に移動可能に設けられて
いるものであるが、外函103内に組み込む際に、外函
103の適宜個所に設けられた位置固定用の部材(図示
せず)により、光軸上の所定位置に固定されるように構
成されている。
125はマスターレンズLI4を光軸Oに沿って移動可
能に保持する第2可動保持枠で、該第2可動保持枠12
5は、固定保持枠124と同様に、その下側部位には、
下側ガイド棒122に摺動可能に係合するブツシュ12
5aが、上側の部位には、上側ガイド棒121と摺動可
能、かつ着脱しやすいように係合する上向きのU字溝1
25bがそれぞれ設けられている。
また、該第2可動保持枠125には、第2図に示すよう
に、後述のAF用ナツト163と接触するフォーク状の
突起125Cが形成され、さらに、その近傍位置には、
中央に適宜の溝を有するゴム係合部材125dが取付け
られている。
141は第1可動保持枠(バリエータL1□)123を
光軸に沿って移動させるためのズーム用モータで、該ズ
ーム用モータ141は、第9図示のように、負荷トルク
の変動に応じて回転数が変化する特性を備えたモータ、
例えば、直流モータや超音波モータなどにより構成され
ている。即ち、前記第1可動保持枠(バリエータL1z
)123を含む駆動系は、この負荷トルク−回転数(角
速度)特性に従って、負荷トルクの変動に応じて送り速
度が変化するように構成されている。これは、後述のよ
うに、テレ端とワイド端の負荷変動に応じて可動レンズ
群の送り速度を変え、所望の移動特性を得るようにする
ためである。
尚、該ズーム用モータ141の外函103への取付けは
、例えば開放面104から挿入した後、そのままの姿勢
で外函103の壁面に固定できるように設計されている
142はズーム用モータ141の出力軸に固定されたズ
ーム用リードスクリュー、143は該ズーム用リードス
クリュー142に螺合しているズーム用ナツトで、後述
するガタ解消用の第1コイルバネ148”の付勢力によ
って、第1可動保持枠123のフォーク状突起123C
に圧接している。
また、該ズーム用ナツ目43には、前記第1可動保持枠
123のゴム係台部材123dの溝内に嵌入する突起1
43aが設けられているが、これは、ズーム用す−ドス
クリュー1420回転に対し、ナット143自体が連れ
回りしないようにするためのものである。
前記148”第1コイルバネ148゛は、上側ガイド棒
121の外周に巻回されており、第1可動保持枠123
のブツシュ123aと外函103に固定された固定保持
枠124との間に、可動部材のがたつきを一方向へ片寄
せする片寄せコイルバネとして設けられている。
この場合、第1コイルバネ148”で発生した付勢力は
、第1可動保持枠123のフォーク状突起123cを介
して、ズーム用ナツト143を被写界方向に押圧するよ
うに作用するから、ズーム用ナツト143とズーム用リ
ードスクリュー142との間のバックラッシュ(ガタ)
は、この付勢力により常に除去されることになる。即ち
、第1可動保持枠123は、ズーム用モータ141の回
転動作に正確に追従して光軸O方向に移動することにな
る。
ところで、第1可動保持枠123の移動量(バリエータ
LI2の可動範囲)は、コイルハネ148゛の径に比べ
てかなり大である。このため、第1コイルバネ148゛
の圧縮量の変動も大きくなる。しかも、第1可動保持枠
123に加わる第1コイルハネ148゛の付勢力は、ワ
イド端において所定の付勢力(最小の適正付勢力)が得
られるように設定されているから、テレ端近傍では大き
な負荷がかかるようになっている。
ここで、第1可動保持枠123の駆動源であるズーム用
モータ141は、前述したように、負荷トルクに応じて
回転数が変動するように構成されているから、第1コイ
ルバネ148“の付勢力を上乗せした形で駆動される第
1可動保持枠123は、ワイド端側(低負荷)で高速、
テレ端側(高負荷)で低速送りされることとなる。この
結果、第1可動保持枠123 ・バリエータL、□がテ
レ端側で適宜速度まで減速することとなり、第14図示
のような相関特性に従うマスターレンズ群L14が、合
焦ズレを起こすことなく追従移動できるように構成され
ている。
ここで、ズーム用モータ141 と第1コイルバネ14
8゛が満たすべき力学的関係を明らかにしておく。
今、ズーム用モータ141の回転角速度をω、変倍時に
要するリードスクリュー142のトルクをTとすれば、 ω = ω。−n−T     −−−(3)但し、 
ω。:無負荷回転数 n :定数 となる。
この時、リードスクリューへの軸方向荷重Wは、W  
=  We  kx      = (4)但L、 k
 :ガタ取り用バネ(第1コイルバネ14B’)のバネ
定数 Wo:ガタ取り用バネのテレ端での バネ圧 となる。
一方、リードスクリューの必要トルクTは、・・−(5
) 但し、d:リードスクリューの有効径 Il:リードスクリューのリード α:リードスクリューのねじ山の角度 μ:リードスクリューとナツトの摩擦係数である。また
、リードスクリューの軸方向位置Xは、 但し、  θ:リードスクリューの回転角により規定さ
れるから、バリエータの移動速度■は、前述の(3)弐
〜(6)式より、□x ・・=(7) 但し、±:Xが増加した時は、− Xが減少した時は、十 で求めることができる。
ここで、ω。はモータ特性で決まる定数であり、リード
スクリューの、有効径d、リード11ネジ山角度αも定
数である。また、リードスクリューを一定品質の製品を
量産可能な転造法などにて製造すれば、摩擦係数μもほ
ぼ一定にすることができる。
この結果、上記の式(7)は、 ■=α十βx           −(8)但し、 と表記され、バリエータL1□の送り速度Vが、リード
スクリューに対する位置Xで変動するようになっている
ことが明示される。また、式(8)から明らかなように
、送り速度Vは、β〉0であれば、 x=0 (テレ端) にて最小となる。
従って、テレ端近傍における所望の減速が、カム筒など
によることなく、安価なノ\ネ1個を介在させるだけで
実現できることがわかる。しかもこのバネは、リードス
クリュー駆動系のがたつき解消の役目も兼務している。
但し、ここで、β〉0であるためにμは、ρ なる関係を満たさなければならない。
これは、第1コイルバネ148゛の付勢力の変化が、リ
ードスクリューの負荷変動として変換される際、両者の
媒介段である摩擦係数μが、駆動伝達系において十分に
支配的であるための条件を示している。
即ち、ズーム用モーター41に対する第1コイルハネ1
48′の付勢力の直接寄与(ナツトとネジ山の斜面を介
して回転方向へ直接変換される分力)は、ワイド側から
テレ側に向かう時と、バリエータL、□がテレ側からワ
イド側に向かう時とでその向きが逆転し、特に、テレ側
からワイド側に向かう時は、モータ141に対する負荷
を軽減する方向に作用する。しかし、そうした直接的分
力は、摩擦の介在による抵抗力に比して十分小さ(、テ
レ端近傍では、摩擦力による負荷相当分だけモータ14
1が減速するように構成されている。
尚、スクリューネジの表面摩擦は、低トルク化のために
なるべく小さくなるように加工され、通常の摩擦係数μ
の値は、 μ=0.1 程度である。これに対し、前記式(9)で規定されるμ
の下限値は、 μ>0.03 (M2x0.25の場合)μ>0.05
 (M3x0.50の場合)といった程度であるから、
摩擦係数を大きくするために特別な表面処理などを施す
必要はない。
ところで、前出のズーム用モータ141が満たすべき特
性式 %式%(3) は、原則としてすべての直流モータが満たす式であるか
ら、偏平モータやカップモータなど多様な形態の直流モ
ータを適宜採用することができ、ステラピンモータを使
う駆動系などに比して、設計の自由度が飛躍的に増大す
る。
また、電流と磁界の相互作用にはよらないモータである
超音波モータも、条件式(3)を満たすことが知られて
おり、この種のモータを採用することもできる(Nat
ional Technical Report vo
l。
33 No、51987)。この場合、静粛性やコンパ
クト性の改善が期待できる。
また、この方法に加えて、第12図示のように、モータ
の印加電圧を変化させたり、第13図示のようにPWM
 (パルス幅変調)時のデユーティ−比制御を行うこと
などにより、マスターレンズLzの移動速度を非線形に
変化させることも可能である。
161は第2可動保持枠(マスターレンズL14)12
5を光軸Oに沿って移動させるためのAF用モータで、
ESA F用モーク161は、例えばPM型ステンビン
グモータから構成されている。そして、該AF用モータ
161の外函103への取付けも、前記ズーム用モータ
141と同様に、開放面104から挿入した後、そのま
まの姿勢で外函103の壁面に固定できるように設計さ
れている。
162はこのモータ161の出力軸に固定されたAF用
リードスクリューであるが、これを、出力軸と一体的に
形成することも可能である。
163はこのリードスクリュー162に螺合しているA
F用ナツトで、該ナツト163は、第2可動保持枠12
5のゴム係合部材125dの溝内に嵌入する突起163
aを有している。これは、AF用リードスクリュー16
2が回転したときに、ナツト163自身が連れ回りしな
いようにするためのものである。
164はAF用モータ161の過渡現象を消去するため
のフライホイール(特開平2−20815)であり、1
65は該フライホイール164の軸方向の位置を制限す
るOリングである。
166は前述した第2可動保持枠125を矢印方向(結
像側)に付勢するための第2コイルハネで、固定保持枠
124と第2可動保持枠125との間の下側ガイド棒1
22の外周に巻回されている。
該第2コイルハネ166は、AF用リードスクリュー1
62とAF用ナンド163との間に存在するバックラッ
シュと、AF用モータ161に対するリードスクリュー
162の軸方向ガタを、片寄せ作用によって解消できる
ため、第2可動保持枠125は、AF用モータ161の
回転動作に正確に追従できるようになっている。
この場合、第2コイルハネ166のバネ圧は、ズームレ
ンズ鏡胴101がどんな姿勢で保持されていてもその影
響を受けないように、第2可動保持枠125に関係する
移動部品とAP用リードスクリュー162を含む部品と
の合計重量よりも大きな値に設定しである。
ところで、バリエータLI!およびマスターレンズ群L
14の駆動・制御系では、DCモータによるクローズト
ループ制御の場合は、所定範囲内の位置検出を行う位置
検出器が、また、ステッピングモータによるオープンル
ープ制御の場合は、少なくとも基準位置の検出を行う位
置検出器がそれぞれ必要となる。
本実施例では、DCモータ駆動になるバリエータL1□
は可変抵抗式位置検出手段170で、また、ステッピン
グモータ駆動になるマスターレンズ群L+4は、光電式
位置検出手段175で基準位置検出をそれぞれ行うよう
になっている。
ここで、バリエータL1□用の可変抵抗式位置検出手段
170は、例えば、外函103の壁面適所(第10図)
、またはガイド棒142の表面適所(第11図)などに
線状抵抗体Rを設け、かつ第1可動保持枠123に設け
た摺動ブラシBをこの線状抵抗体Rに摺接させることに
より、極めて簡潔・安価に構成できるようになっている
尚、位置検出手段として、例えば、磁気記録式位置検出
器(商品名:マグネスケール)やロータリーエンコーダ
ー(光学式、磁気式など)を用いてもよいことはもちろ
んである。
一方、マスターレンズ群L +4用の光電位置検出手段
175は、外函103内の適宜位置に固定的に設けられ
たフォトインクラブタ177と、遮光板部176とで構
成されている(第2図の下部)。該遮光板部176は、
このフォトインクラブタ177の光電検出光路部に突出
するような状態で第2可動保持枠125に取付けられ、
第1可動保持枠123が光軸に沿って移動したときに、
この遮光板部176が、前記光電検出光路部の投受光部
を遮ることができるように構成されている。これにより
、基準位置を知ることができる。
191はこのズームレンズ系Zの絞り装置を構成するオ
ートアイリスユニットである。
201は外函103の開放面104を塞ぐための蓋部材
(第8図)で、その外周縁の形状・大きさは、外函10
3の外周縁形状・大きさと同寸法に設定され、適宜の取
付は方法によって外函103の開放面104に着脱可能
に取付けられる構造を有している。
202〜205は、この蓋部材201の内側の面に突出
的に形成された4本の軸抑え突起で、該突起202〜2
05は、前述のガイド棒支持部111〜114の形成位
置に対応するように配設されている。そして、上側に位
置する2木の軸抑え突起202.204の高さは、蓋部
材201を外函103の開放面104に取付けた状態に
おいて、この軸抑え突起の端面202a、204aが対
応するガイド棒支持部111.113の端面と一致する
ような値に設定され、下側に位置する2本の軸抑え突起
203.205の高さは、この軸抑え突起の端面203
a、205aが対応するガイド棒支持部112.114
の端面と一致するような値に設定されている。
そのため、蓋部材201が外函103の開放面104に
取付けられたときには、上側ガイド棒121は、上側に
位置するガイド捧支持部111.113の軸支凹部11
1a、113aとこの軸抑え突起202.204の端面
202a、204aとの間で挟持的に軸支されることに
なる。また、下側のガイド棒122も、同様に下側に位
置するガイド棒支持部112.114の軸支凹部112
a、114aと、軸抑え突起203.205の端面20
3a、205aとの間で挟持的に軸支されることになる
なお、2本のガイド棒121  ・122と各ガイド棒
支持部111〜114の軸支凹部111a〜114aと
の嵌合の度合いを締り嵌めの状態に設定し、さらに、外
部から衝撃が加わったときでも外れないような状態に、
両者の結合部分を適宜の接着剤で固定するように構成し
たときには、この軸抑え突起202〜205を省略して
、蓋部材201を単純な平板状部材として製作すること
が可能になる。
さて、このように構成された図示例のズームレンズ10
1は、次のような組立て方法によって組立てられる。
この方法での組立て作業は、ズームレンズ101の外函
103(鏡胴本体)の内部に組み込むべき各ユニットの
事前準備作業から開始される。
先ず、外函103(鏡胴本体)の開放面104から組み
込まれる3つの保持枠ユニットの組立て作業について説
明する。
まず、それぞれの保持枠123  ・125のフォーク
状突起123c ・125cにゴム係合部材123d 
・]、25dを取付ける。
その後、バリエータLI!・第3レンズ群Llff・マ
スターレンズLI4を、落し込み法を用いて第1可動保
持枠123  ・固定保持枠124  ・第2可動保持
枠125内に挿入し且つ固定する。
さらに、このような組立て状態にある3つの保持枠12
3  ・124  ・125と、上下のガイド棒121
  ・122との組立て作業を行う。
すなわち、第1可動保持枠123と一体成形されている
ブツシュ123aを、上側ガイド棒121に嵌合させ、
その下向きU字溝123bを、下側ガイド棒122に係
合させる。
同様に、固定保持枠124と第2可動保持枠125にそ
れぞれ一体成形されているブツシュ124a・125a
を、それぞれ下側ガイド棒122に嵌合させ、両方の上
向きU字溝124b・125bを、それぞれ上側ガイド
棒121に係合させる。
次に、ズーム用モータユニットとAF用モータユニット
の組立て作業について説明する。
ズーム用リードスクリュー142の先端領域に、ズーム
用ナツト143を取付ける。また、AF用モータ161
の後方出力軸に、フライホイール164と「0」リング
165とを取付け、AF用リードスクリュー162の中
間領域に、AF用ナツト163を取付ける。
このような事前準備作業が終了したならば、外函103
の前面壁105に形成された円形枠部106内に第ルン
ズ群Ll+を、また、後面壁107に形成された円形枠
部108内および四角枠部109内に、それぞれ第5レ
ンズ群LISおよびCCD光学部材102を組み込む。
その後、ズーム用可変抵抗式位置検出手段170および
AF用光電位置検出手段175のフォトインクラブタ1
77を、外函103の開放面104から挿入してそれぞ
れの所定個所に取付ける。
次に、3つの保持枠ユニット123〜125が取付けら
れた状態の上側ガイド捧121と下側ガイド棒122と
を、開放面104から外函103内に挿入し、2対のガ
イド棒支持部111 −113および112 ・114
の軸支凹部111a・112a・113a・114a内
にそれぞれ嵌着する。
この場合、固定保持枠124は、外函103側の位置固
定用部材(図示せず)によって光軸上の所定位置に固定
されるが、第1可動保持枠123と第2可動保持枠12
5とは、上側ガイド棒121と下側ガイド棒122とに
案内されて光軸方向に移動し得る状態に組み込まれるこ
とになる。
この後に、ズーム用モータ141のユニットとAF用七
−タ161のユニットとを、開放面104からそれぞれ
外函103内に挿入して所定の位置に取付ける。
この場合、第1可動保持枠123のフォーク状突起12
3cを、一方のズーム用ナンド143に圧接させながら
、しかもズーム用ナツト143の突起143aを、この
突起123cのゴム係合部材123dの溝内に係合させ
ながら、第1可動保持枠123とズーム用モータ141
を嵌合する。
一方、第2可動保持枠125の場合には、フォーク状突
起125cをAP用ナツト163に圧接させながら、し
かも、AF用ナツト163の突起163aをこのフォー
ク状突起125cのゴム係合部材125d溝内に係合さ
せながら、第2可動保持枠125とAF用モータ161
のユニットとを結合する。
そして、第2可動保持枠125のフォトインクラブタ1
76をAF用光電位置検出手段175の遮光板部177
に位置させ、検出手段175による位置検出が可能とな
るようにセットし、また、第1可動保持枠123ブラシ
を可変抵抗式位置検出手段170の抵抗体Rに摺接させ
る。
なお、オートアイリスユニット191の組み込みについ
ては、組立て作業中の適宜時期に行うものとする。
このようにして、外函103内に組み込まれる全ての部
材の取付は作業が終了した後は、これら各部材間の電気
的結線を行い、さらに、それらの最終的なリード線端部
を、例えば外函103の背面壁110に設けられた電気
的通信端子手段に接続する電気実装作業を行う。
最後に、蓋部材201を例えば小ねじ等の結合手段を用
いて外函103の開放面104に取付けることによって
組立て作業の全てを完了量る。
この場合、蓋部材201に形成された軸抑え突起202
〜205の各端面202a ・203a ・204a 
・205aが、外函103の各ガイド棒支持部111〜
114に接して、上側ガイド棒121および下側ガイド
棒122の浮き上りを防止する。
また、蓋部材201を外函103に取付けるに当って、
蓋部材201と外函103の開放面104との間に適当
なバッキングを介在させたときには、レンズ鏡胴が水密
構造または湿気防止構造になることは云うまでもない。
以上一実施例について説明したが、この発明はこれに限
定されることはなく、その要旨を変更しない範囲内にお
いて、種々に変形実施することが出来る。
例えば、図示実施例では、撮像AF方式のビデオカメラ
を例にして説明したが、他の形式のビデオカメラ、例え
ばTCL等のパッシブAF方式或いはIR等のアクティ
ブAP方式のビデオカメラにも適用し得ることは云うま
でもない。
また、第1図の構成から、最後尾に位置するCCD光学
部材102を取外してズームレンズを構成し、ズーム光
学系Lll〜LISからの出射光を直接フィルム面に結
像させ得るように構成したときには、この発明を通常型
カメラにも適用することができる。
この場合、ズームレンズとしての構成は、ズーム光学系
L + i −L + sからの出射光がCOD光学部
材102上に結像するのか、または、フィルム面上に結
像するのかという相違点を除いて、すべて同一構成とな
る。
さらに、図示実施例では、この発明をズームレンズ鏡胴
に適用した場合を例にして説明しているが、この発明は
、それだけに止まらず、位置に応じて所定の加減速が必
要な可動レンズ群を備えた光学系一般に適用できること
を付記する。
〔発明の効果〕
上記したこの発明のズームレンズ鏡胴は、下記のような
効果を有している。
第1の発明の構成は、撮影光軸に平行なスクリューネジ
を有する駆動手段により可動レンズ群を移動させるズー
ムレンズ鏡胴において、前記駆動手段の駆動源を、負荷
トルク変動に応じて回転数の変化する特性を有する駆動
モータで構成したことをvf徴としているので、回転カ
ム筒方式に比してコンパクトな構成が可能なスクリュー
ネジ式駆動手段でありながら、負荷トルク変動を利用し
て可動レンズ群の移動速度を適宜調整できる。この結果
、特に、簡潔・安価な部材であるコイルバネを、可動レ
ンズ群の速度調整のための負荷トルク変動手段として利
用することが可能となる。
第2の発明は、特許請求の範囲第1項の構成において、
前記駆動手段に加わる負荷トルクの値が、前記可動レン
ズ群の光軸上の位置に応して変化するように構成してい
るので、負荷トルクの変動を利用して、可動レンズ群の
速度を適宜調整することができる。この結果、特に、簡
潔・安価な部材であるコイルバネによりテレ端近傍での
バリエータの負荷トルクを大きくして適宜減速させ、マ
スターレンズ群にとって無理がかからないようなバリエ
ータの速度調整を実現できるという効果を奏する。
第3の発明は、特許請求の範囲第1項または第2項記載
の構成において、前記駆動モータへの印加電圧を、前記
可動レンズ群の光軸上の位置に応じて変える手段を備え
ており、負荷トルクによる回転数変動の特性に非線形性
を上乗せすることができる。この結果、バリエータとマ
スターレンズ群の間に存する非線形移動特性に勘案し、
より好適な可動レンズ群の駆動を実現できるという効果
を奏する。
第4の発明は、特許請求の範囲第1項〜第3項のうちの
1項記載の構成において、前記可動レンズ群の光軸上の
位置に応して、前記駆動モータへのPWMデユーティ比
を変化させる手段を備えており、デジタル制御に好適な
PWM制御によって、バリエータとマスターレンズ群の
間に存する複雑な非線形移動特性に対しても精密に適応
した可動レンズ群移動を実現できるという効果を奏する
第5の発明は、特許請求の範囲第1項〜第4項のうちの
1項記載の構成において、前記駆動モータが、直流モー
タまたは超音波モータのいずれかであり、負荷トルクを
利用した速度制御において、構成形態の多様な直流モー
タのなかから好適な種類を適宜選択したり、超音波モー
タの適用によりコンパクト性や静粛性を達成できるなど
の効果を奏する。
第6の発明の構成は、ズームレンズ系のすべての可動レ
ンズ群を、撮影光軸に平行なスクリューネジを有する駆
動手段により移動できるように構成したことを特徴とし
ており、鏡胴本体の大型化に繋がる回転カム筒を全く使
うことなく、可動レンズ群に所定の移動特性を実現でき
、鏡胴内部の構成を大幅に簡素化できるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願ズームレンズ鏡胴の全体構成を示す断面図
、第2図は同しく断面図、第3図は外函の構造を示す水
平断面図、第4図は被写界側からみた外函の外観正面図
、第5図は外函の外観後面図、第6図は第3図の外函の
A−A’視の断面図、第7図は同じく第3図B−B’視
の断面図、第8図は第3図に示す外函に取付るための蓋
部材の側面図である。 第9図は負荷トルクとモータの回転速度の関係を示す特
性図、第10図は摺動抵抗を外函の内壁面に設けた例の
斜視図、第11図は摺動抵抗をガイド棒の表面に設けた
例の斜視図、第12図は駆動モータに対して印加電圧を
制御する場合のブロック図、第13図は駆動モータに対
してPWMデユーティ−比の制御を行う場合のブロック
図、第14図は本願ズームレンズ鏡胴と従来型ズームレ
ンズ鏡胴におけるバリエータとマスターレンズの変倍時
の移動特性線図、第15図はマスターレンズのフォーカ
シング作用を示す説明図、第16図は従来のズームレン
ズ鏡胴の構成を示す断面図である。 1o −1oi−ズームレンズ鏡胴 L1 ・L I 1−第ルンズ群 L2 ・L1□−バリエータ(可動第2レンズ群)L3
 ・L l 3−第3レンズ群 L4 ・L I 4−マスターレンズ(可動第4レンズ
群)L、5−・第5レンズ群 2−・固定胴 2a−内周中間壁    3−取付は座部材3a・−前
方壁部     3b・・・後方壁部3cm土壁部 4 a−一一押えリング    4b・−抜は止めリン
グII・・−カム筒 12−バリエータ用カム溝 13−ギア部 14−ズームガイド棒  15−旋回運動阻止棒21−
バリエータ保持枠 22−・ブツシュ23、−U字溝 
     24−カムフォロアー31−マスター用カム
溝 32−マスターレンズガイド棒 33−ゴム係合部材   34−コイルばね41・−マ
スター保持枠  42−ブツシュ43−保合ピン   
  44−アーム51−ズームモータ   52−駆動
ギアロ1−エンコーダ 62・63−中間ギア列 71−ステッピングモータ 72− リードスクリュー 73−ナンド73a −−
・突起      81−基準位置検出装置102−・
CCD光学部材  103,201−・レンズ鏡胴10
3−・外函(鏡胴本体)104・−開放面105−前面
壁      106〜円形枠部107−・後面壁  
    108−円形枠部109−・四角枠部    
 110−背面壁11L 112−−一前方のガイド棒
支持部113、114−−一後方のガイド棒支持部11
1a・112a・113a・114a−軸支凹部121
−−一上側ガイド棒   122−下側ガイド棒123
−第1可動保持枠  123a−ブツシュ123b−m
−下向きU字溝   123cmフォーク状突起123
d−ゴム係合部材   124−・固定保持枠124 
a−一一ブツシュ     124b−上向きU字溝1
25−・−第2可動保持枠  125a−ブツシュ12
5b−上向きU字溝   125cmフォーク状突起1
25d−ゴム係合部材   141−ズーム用モータ1
42−・−ズーム用リードスクリュー143−・ズーム
用ナツト  143a−突起148’−−一第1コイル
ばね  161−A F用モータ162−A F用リー
ドスクリュー 163−−−A F用ナツト   163a−突起16
4− フライホイール 165−・−「0」リング 166−第2コイルばね1
70−  ズーム用可変抵抗式位置検出手段175−A
 F用光電位置検出手段 177− フォトインタラプタ 176−遮光板部 191−オートアイリスユニット 201−m−蓋部材 202.203.204.205−・−・−軸抑え突起
202a、 203a、204a、 205a−・一端
面O・・一光軸 z、z’ −−・ズームレンズ系 R−一一線状抵抗体 B−ブラシ 特 許 出 願 人  コニカ株式会社第1図 第2図 第3図 第4図      第5図 第10図 第11図 第12図 第13図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)撮影光軸に平行なスクリューネジを有する駆動手
    段により可動レンズ群を移動させるズームレンズ鏡胴に
    おいて、前記駆動手段の駆動源を、負荷トルク変動に応
    じて回転数の変化する特性を有する駆動モータで構成し
    たことを特徴とするズームレンズ鏡胴。
  2. (2)前記駆動手段に加わる負荷トルクの値が、前記可
    動レンズ群の光軸上の位置に応じて変化するように構成
    した特許請求の範囲第1項記載のズームレンズ鏡胴。
  3. (3)前記駆動モータへ印加電圧を、前記可動レンズ群
    の光軸上の位置に応じて変える手段を備えてなる特許請
    求の範囲第1項または第2項記載のズームレンズ鏡胴。
  4. (4)前記可動レンズ群の光軸上の位置に応じて、前記
    駆動モータへのPWMデューティ比を変化させる手段を
    備えてなる特許請求の範囲第1項〜第3項のうちの1項
    記載のズームレンズ鏡胴。
  5. (5)前記駆動モータが、直流モータまたは超音波モー
    タのいずれかである特許請求の範囲第1項〜第4項のう
    ちの1項記載のズームレンズ鏡胴。
  6. (6)ズームレンズ系のすべての可動レンズ群を、撮影
    光軸に平行なスクリューネジを有する駆動手段により移
    動できるように構成したことを特徴とするズームレンズ
    鏡胴。
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JP (1) JPH04177205A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01314607A (ja) * 1988-06-13 1989-12-19 Bridgestone Corp 空気入りタイヤ
JPH01314236A (ja) * 1988-06-13 1989-12-19 Minolta Camera Co Ltd マイクロ画像処理装置
JP2007121494A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Konica Minolta Opto Inc レンズ鏡胴及び撮像装置
JP2011112861A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Hoya Corp 内視鏡のレンズ位置制御装置

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