JPH04235510A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はズームレンズに関し、さ
らに詳しくは、撮影時の温度に対してフォーカシング機
能をもったレンズ群を補正移動させるズームレンズに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、レンズシャッタ式のコンパク
トカメラにもズームレンズが多用されている。このため
、ズームレンズにもコンパクト化及び軽量化が要求され
ており、レンズもガラスレンズからプラスチックレンズ
が主流になってきている。プラスチックレンズの利点と
しては、非球面が球面と同様に成型可能で大量生産に適
しているとともに、軽量であることがあげられる。一方
、欠点としては、屈折率の温度による変化がガラスレン
ズと比べて約１００倍で非常に大きい。したがって、温
度変化によってプラスチックレンズにおける焦点距離移
動の対策が重要になってきている。このような対策とし
て、従来、プラスチックレンズの材質と膨張係数の異な
る材質をレンズ間隔を保持しているスペーサに用いて特
定のレンズ間隔を温度変化に応じて変化させ、温度変化
におけるレンズ群の焦点距離の移動を防ぐ対策や、正レ
ンズと負レンズとからなるレンズ群の材質を、例えば、
正レンズにメチルメタクリレート等の材質を用い、負レ
ンズにアクリロニトリル等の材質を用いて、これらのレ
ンズの温度変化における焦点距離の変動を相殺し、温度
変化に対するレンズ群の焦点距離の移動を防ぐ対策等が
試みられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
対策をとる場合には、レンズ間隔を保持するスペーサや
レンズの材質を特殊な材質で成形する必要があり、この
ような特殊な材質は成形しにくく、コスト的に高価とな
る欠点がある。なお、温度変化における焦点距離移動の
影響が大きいレンズにガラスレンズを用いてプラスチッ
クレンズとの組み合わせでレンズ群を構成する対策もあ
るが、このような対策を用いると重量的に重くなりコン
パクト化が大きなウェイトを占めているコンパクトカメ
ラの傾向に相反する結果となる。

【０００４】本発明は上記のような問題点を解決し、温
度におけるレンズ群の焦点距離の移動を防ぎ、ピント精
度を向上させるとともに、コストダウンを図ったズーム
レンズを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような欠
点を解決するためになされたもので、第１の発明では、
変倍用の第１レンズ群と、フォーカシング用の第２レン
ズ群とを有するズームレンズにおいて、温度センサーに
より撮影時の温度を測定して一定の基準温度に対する温
度変化を検出し、フォーカシング時に前記第１及び第２
レンズ群の少なくともいずれかを前記温度変化に応じて
補正移動させる。

【０００６】第２の発明では、変倍用の第１レンズ群と
、フォーカーシング用の第２レンズ群と、前記第１レン
ズ群の移動量を検出する検出手段と、撮影時の温度を検
出する温度センサーと、予め定められた基準温度に対す
る第１、及び第２レンズ群の焦点距離を記憶した記憶手
段と、この記憶手段に記憶された第１、及び第２レンズ
群の焦点距離を前記撮影時に検出された温度に応じて補
正して前記第１レンズ群の移動量に対応する第２レンズ
群の最適位置を決定し、この位置まで前記第２レンズ群
を移動させる制御手段とを備えている。

【０００７】第３の発明では、変倍用の第１レンズ群と
、フォーカーシング用の第２レンズ群と、前記第１レン
ズ群の移動量を検出する検出手段と、撮影時の温度及び
湿度を検出する温度センサー及び湿度センサーと、予め
定められた基準温度、及び基準湿度とに対する第１、及
び第２レンズ群の焦点距離を記憶した記憶手段と、この
記憶手段に記憶された第１、及び第２レンズ群の焦点距
離を前記撮影時に検出される温度及び湿度に応じて補正
して前記第１レンズ群の移動量に対応する第２レンズ群
の最適位置を決定し、この位置まで前記第２レンズ群を
移動させる制御手段とを備えている。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係るズームレンズ
の鏡筒を示したものである。この実施例に係るズームレ
ンズは、バリエータレンズ群以降のレンズ群にフォーカ
シングの機能をもたせたリヤーフォーカス方式である。 ズームレンズは、５枚のプラスチックレンズから構成さ
れた前群レンズ２０と、３枚のプラスチックレンズから
構成された後群レンズ２１とからなる２群構成となって
おり、重量的にも軽量化を図ったズームレンズとなって
いる。バリエータレンズである前群レンズ２０は、可動
筒２５に周知のバヨネット結合等で固定されている。フ
ォーカシング機能をもったコンペンセータレンズである
後群レンズ２１は、前群レンズ２０の後方で可動筒２５
に固定された後群レンズ枠台２８を介して後群レンズ枠
２９に組み込まれている。

【０００９】このズームレンズ鏡筒の構成は、カメラボ
ディと一体成形された固定筒２３と、この固定筒２３の
内側にヘリコイド結合された中間筒２４と、この中間筒
２４の内側にヘリコイド結合された可動筒２５とから構
成されている。なお、固定筒２３と一体成形されたカメ
ラボデーには、フイルムパトローネ室を形成する壁面２
３ｃやフイルム給送用ギヤ等が一体に設けられているた
め、従来、カメラボディと固定筒とを別部材とした構造
のカメラに比べて、本実施例ではカメラ形状の小型化を
向上させている。さらに符号２２は、カメラボディの前
面を覆う前カバーであり、なお、符号２６は、可動筒２
５に組み込まれているシャッタ装置である。

【００１０】前記後群レンズ２９枠の進退は、後群レン
ズ枠台２８の内周面に形成された雌ヘリコイド２８ａに
後群レンズ枠２９の外周面に形成された雄ヘリコイド２
９ａが螺合しており、これらのヘイコイドのリードに従
って行われる。前記雄ヘリコイド２９ａの谷部には、こ
れの山部よりも突出したギヤ部２９ｄが形成されている
。このギヤ２９ｄには、前記シャッタ装置２６に内蔵さ
れた後群レンズ駆動用モータ２６ａの駆動がギヤ２６ｂ
，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅを介して伝達される。したが
って、後群レンズ枠２９は、後群レンズ駆動用モータ２
６ａの駆動により回動し、雄ヘリコイド２９ａのリード
に従って光軸Ｐに方向に進退する。なお、符号２６ｆは
合焦レンズ用モータ２６ａの回転子と同心に配置された
ロータリーエンコーダ等のモータ回転量検出装置である
。符号２６ｇは、固定筒２５に固定された反射型フォト
インタラプタ等で、この反射型フォトインタラプタ２６
ｇにより後群レンズ枠２９の沈胴位置における原点位置
が検出される。

【００１１】前記可動筒２５の外周面には、雄ヘリコイ
ド２５ａが設けられており、この雄ヘリコイド２５ａに
は中間筒２４に設けられた雌ヘリコイド２４ａが螺合し
ている。可動筒２５は、雄ヘリコイド２５ａのリードに
従って、これの内周面に設けられた溝２５ｂに嵌入され
ている直進ガイド部材３５に沿って直線的に進退する。 なお、符号２５ｅは可動筒２５の前端側に装着されたカ
バー枠であり、符号２５ｄはカバー枠２５ｅに設けられ
たレンズ窓である。このカバー枠２５ｅには窓２５ｆが
設けられており、この奥に温度センサー３０が配置され
ている。この温度センサー３０は、周知のサーミスタ式
温度センサーを用いている。また、符号３１は、湿度セ
ンサーである。この湿度センサー３１は、周知のバルク
型セラミック湿度センサーである。このバルク型セラミ
ック湿度センサーは、金属酸化物セラミックの細孔に付
着した水分による電気抵抗値の変化を利用して湿度を検
出する。

【００１２】中間筒２４は外周の後端側に、固定筒２３
の内周に形成された雌ヘリコイド２３ａと螺合している
雄ヘリコイド２４ｂが設けられており、中間筒２４自身
の回動により雄ヘリコイド２４ｂのリードに従って進退
する。さらに、前記雄ヘリコイド２４ｂの後端側にはギ
ヤ部２４ｃが光軸Ｐ方向に対して一定の幅で形成されて
いる。このギヤ部２４ｃには、中間筒回動機構による駆
動が伝達される。中間筒回動機構は、固定筒２３の外側
に光軸Ｐと平行に配置されたリードスクリュ５１、二段
ギヤ５０、及び前群レンズ駆動用モータ３４とから構成
されている。リードスクリュ５１には、これのリードに
従って進退するブッシュ５２が螺合し、これの前端側に
ギヤ５１ａが一体に形成されている。ブッシュ５２には
、固定筒２５の開口２３ｂを介して前記ギヤ部２４ｃと
前記二段ギヤ５０のギヤ部５０ｂとに歯合している中間
筒回動ギヤ５４が回動自在に設けられている。二段ギヤ
５０のギヤ部５０ａには前群レンズ駆動用モータ３４の
駆動が伝達され、またこれのギヤ５０ｂは光軸方向の長
さが中間筒回動ギヤ５４の移動を許容する長さとなって
いる。なお、リードスクリュ５１のリードは、ブッシュ
５２の移動を中間筒２４の進退と同位相となるように形
成されている。

【００１３】前群レンズ駆動用モータ３４が駆動すると
これの駆動がギヤ部５０ａ，５０ｂを介して中間筒回動
ギヤ５４に伝達されて中間筒２４を回動させる。また、
前記前群レンズ駆動用モータ３４の駆動は、ギヤ部５０
ａを介してギヤ５１ａに伝達される。これにより、リー
ドスクリュ５１が回動し、これのリードに従ってブッシ
ュ５２が移動する。このブッシュ５２の移動と同じに中
間筒回動ギヤ５４が回動しながら移動し、中間筒回動ギ
ヤ５４とギヤ部２４ｃとの噛み合い部分も中間筒２４の
進退と同位相に移動する。さらに、前記中間筒回動ギヤ
５４の後端側には直進ガイド部材３５の一端がブッシュ
５２に固定されているため、直進ガイド部材３５も中間
筒２４の進退と同位相に移動する。なお、符号３３は、
ポテンショメータ等の位置検出器であり、前記ブッシュ
５２に設けた摺動子がブッシュ５２の移動に応動して前
群レンズ２０の移動量を検出する。

【００１４】前記直進ガイド部材３５と可動筒２５との
間には、フレキシブル基板３６が挿入されている。この
フレキシブル基板３６は、前記シャッタ装置２６等とカ
メラボディ内の制御回路等とを電気的に接続している。 このフレキシブル基板３６は、前記直進ガイド部材３５
の移動に応動して容易に屈曲する可撓性に富んだものと
なっている。

【００１５】このようなズームレンズ鏡筒は、図２に示
すようなコンパクトカメラに組み込まれている。なお、
符号１０はシャッタボタン、符号１１はメインスイッチ
、符号１２はズーム操作部材、及び符号１３ａは測光用
窓である。測光用窓１３ａの奥には、後述する測光装置
１３が内蔵されている。符号１４ａ、及び１４ｂは可視
光をカットして赤外光だけを透過するＩＲフィルタを組
み込んだ測距用窓であり、これらの奥に周知の赤外発光
ダイオード（ＩＲＥＤ）と位置検出ダイオード（ＰＳＤ
）とを備えた測距装置１４が内蔵されている。さらに、
符号１５は液晶表示部である。

【００１６】図３は、図２に示すカメラにおける電気的
構成の概略図を示すものである。符号１０ａはシャッタ
ボタンを半押しした時に投入されるスイッチである。符
号１１は前述したメインスイッチであり、図２に示すメ
インスイッチ１１をＯＮ側に操作すると、図３に示すメ
インスイッチ１１がＯＮして、前述したズームレンズ鏡
筒が沈胴位置からワイド位置に繰り出される。符号１２
は前述したズーム操作部材であり、カメラ使用者が図２
に示すズーム操作部材１２をＷ側、すなわちワイド側に
操作した時には図３に示すズーム操作部材１２が接点ａ
に接続され、また、カメラ使用者がズーム操作部材１２
をＴ側、すなわちテレ側に操作した時には接点ｂに接続
される。なお、カメラ使用者がズーム操作部材１２の操
作を終了した時にはズーム操作部材１２が自動的に中立
位置となる。符号１３ｂは測光装置１３に内蔵された測
光回路、符号１４ｃは測距装置１４に内蔵された測距回
路、前記温度センサー３０、及び湿度センサー３１とか
ら得られる信号を基準電圧と比較する比較回路３２であ
り、これらの回路と前述した反射型フォトインタラプタ
２６ｇ、ロータリーエコーダ２６ｆ、及びポテンショメ
ータ３３とから出力されるアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換
器を含むインターフェース６２を介してＣＰＵ６３に取
り込まれる。

【００１７】ＣＰＵ６３は、取り込んだ信号をもとに予
めＲＯＭ７０に記憶されたシーケンスプログラムに従っ
て処理し、得られた結果をＲＡＭ６４に格納しておく。 そして、これらの格納したデータを必要に応じて読み出
し、これに応じた制御信号をインターフェース６２を介
して後群レンズ駆動用モータ２６ａを制御するドライバ
ーＩＣ６６や前群レンズ駆動用モータ３４を制御するド
ライバーＩＣ６７、周知の昇圧回路等を含むストロボ回
路６０、シャッタ装置２６に内蔵されたシャッタ制御回
路２６ｈ、及びフイルム給送を制御するフイルム給送制
御回路６１等に送出し、カメラを統括的に制御する。

【００１８】前記ＲＯＭ７０に記憶されているシーケン
スプログラムの中で、フォーカシング時に用いるシーケ
ンスプログラムをフローチャートで表すと図４に示すよ
うになる。このシーケンスプログラムの特徴は、前記測
距装置１４とポテンショメータ３３とから得られる検出
値をもとに後群レンズ枠２９の最適位置を算出するとき
に前記比較回路３２を介して温度センサー３０、及び湿
度センサー３１とから検出される温度、ならびに湿度デ
ータとを考慮して演算する点にある。

【００１９】ＲＯＭ６５には、基準温度、及び湿度にお
ける前群レンズ２０の焦点距離データと、基準温度、及
び基準湿度における後群レンズ２１の焦点距離データと
が予め定まったデータとして記憶されており、これらの
基準温度、及び基準湿度と撮影時に検出される温度、な
らびに湿度データとの差に応じて後群レンズ枠２９の最
適位置を演算する。

【００２０】次に上記構成の作用について図４を参照し
ながら簡単に説明する。ズームレンズ鏡筒は沈胴位置の
状態においてメインスイッチ１１をＯＮするとワイド位
置に繰り出す。その後、ズーム操作部材１２を操作する
と、これに応じて前群レンズ２０が移動し、この前群レ
ンズ２０の移動に応じて後群レンズ枠２９も進退する。 この後群レンズ枠２９の移動は、前群レンズ２０の移動
に伴いズームレンズのピントの移動を防ぐとともに、絶
えずピント調節範囲内の中間となる位置で待機するよう
に移動する。なお、ＣＰＵ６３は、ズーム操作部材１２
を操作に応じて前群レンズ２０の移動量を前記ポテンシ
ョメータ３３から検出し、得られたデータを一時的にＲ
ＡＭ６４に格納しておく。

【００２１】その後、図４に示すようにレリーズボタン
１０を半押しするとスイッチ１０ａがＯＮする。これに
より、ＣＰＵ６３は測光、測距、温度、及び湿度との検
出を開始し、比較回路３２、測光回路１３ｂ、及び測距
装置１４から温度、湿度、被写体輝度、及び被写体距離
のデータを取り込む。これらのデータは一時的にＲＡＭ
６４に格納される。

【００２２】次に、ＣＰＵ６３は、ＲＡＭ６４に格納し
ておいた前記データに基づき後群レンズ枠２９の最適位
置を算出する。この時に用いる式を図６に示す記号を用
いて下記に記載する。なお、図６に示す記号を説明する
。 ｆ１　：撮影時における温度、及び湿度とを考慮した前
群レンズ２０の焦点距離 ｆ２　：撮影時における温度、及び湿度とを考慮した後
群レンズ２１の焦点距離 ｆ３　：ズームレンズの焦点距離 Ｌ：被写体距離 ａ：前群レンズ２０の前側主点と物体との距離Ａ：前群
レンズ２０の後側主点と前群レンズ２０の結像点との距
離 ｂ：後群レンズ２１の前側主点と前群レンズ２０の結像
点との距離 Ｂ：後群レンズ２１の後側主点とフイルム面との距離（
バックフォーカス） Ｈ１　：前群レンズ２０の前側主点と後側主点との間隔
Ｈ２　：後群レンズ２１の前側主点と後側主点との間隔
Ｄ：前群レンズ２０の後側主点と後群レンズ２１の前側
主点との間隔 Ｄ３　：撮影距離が無限遠のときの前群レンズ２０の後
側主点と後群レンズ２１ の前側主点との間隔ここで、ｆ１　、ｆ２　、Ｈ１　、
Ｈ２　は定数であり、ｆ３　、Ｌは入力変数である。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、撮影時における温度、及び湿度と
を考慮した前群レンズ２０の焦点距離と、撮影時におけ
る温度、及び湿度とを考慮した後群レンズ２１の焦点距
離とを求める式に用いた記号を説明する。 Ｘ：基準温度、及び基準湿度とにおける前群レンズ２０
の焦点距離 Ｙ：基準温度、及び基準湿度とにおける後群レンズ２１
の焦点距離 ｃ１　：前群レンズ２０の温度特性係数ｃ２　：後群レ
ンズ２１の温度特性係数ｅ１　：前群レンズ２０の湿度
特性係数ｅ２　：後群レンズ２１の湿度特性係数Ｔ：基
準温度と撮影時に検出された温度との差Ｗ：基準湿度と
撮影時に検出された湿度との差ここで、Ｘ、Ｙ、ｃ１　
、ｃ２　、ｅ１　、ｅ２は定数である。なお、数１の式
中の（３）の式は、Ｌが無限遠のときに成立する。

【００２５】ところで、基準温度、及び基準湿度は、例
えば、製造時におけるズームレンズの焦点位置調節時の
温度、及び湿度を基準とし、ズームレンズの焦点距離を
一定にし、図６に示すように被写体面に物体を置き、フ
イルム面に前記物体のピントが合うように調節した際に
は、前群、及び後群レンズ２０、２１の各焦点距離、す
なわち、基準温度、及び基準湿度とにおける前群レンズ
２０の焦点距離と、基準温度、及び基準湿度とにおける
後群レンズ２１の焦点距離とが実測にて求められる。そ
して、周知のように温度、及び湿度の変化によるレンズ
の焦点距離は、例えば、基準温度に対し検出された温度
が低く、また、基準湿度に対し検出された湿度が高い場
合、レンズの屈折率が小さくなるから焦点距離が延びる
傾向がある。

【００２６】これらの式により前群レンズ２０の後側主
点と後群レンズ２１の前側主点との間隔を求める式を導
くと下記の式となる。

【００２７】

【数２】

【００２８】なお、数２式中の（２）の式は、Ｌが無限
遠のときに成立する後群レンズ２１の後側主点とフイル
ム面との距離を示す。

【００２９】このように、上記に記載した式によって演
算すると、撮影時に検出される湿度と基準湿度との差と
、撮影時に検出される温度と基準温度との差との両方に
基づいて前群レンズ２０の移動量に対応する後群レンズ
枠２９の最適位置が算出される。その後、スイッチ１０
ｂがＯＮされると、ＣＰＵ６３は、前記最適位置まで後
群レンズ枠２９を移動させ、移動完了した後にシャッタ
の開閉を行う。シャッタ開閉完了後は、後群レンズ枠２
９を待機位置まで移動させ、次の操作を待つ。

【００３０】なお、本実施例では、撮影時に検出される
湿度と基準湿度との差と、撮影時に検出される温度と基
準温度との差との両方に基づいて前群レンズ２０の移動
量に対応する後群レンズ枠２９の最適位置を演算する例
であるが、本発明ではこれに限らず、撮影時に検出され
る温度と基準温度との差に基づいて前群レンズ２０の移
動量に対応する後群レンズ枠２９の最適位置を演算する
例や、さらに、撮影時に検出される湿度と基準湿度との
差に基づいて前群レンズ２０の移動量に対応する後群レ
ンズ枠２９の最適位置を演算する例等でも可能なのはい
うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のズームレ
ンズでは、第１レンズ群の移動量に応じて第２レンズ群
の最適位置を決定するにあたって、撮影時における温度
、及び湿度を考慮して決定するため、ズームレンズのピ
ント精度を向上が図れる。また、従来技術と比較すると
温度、及び湿度センサー等を用いるために必要なコスト
は、従来技術で説明した特殊材料を用いるためのコスト
に比べて格段の安さとなりコストダウンとなる。さらに
、実施例で説明したようにレンズの材質を全部プラスチ
ックとしているため、軽量化が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るズームレンズの構造の要部を示す
断面図である。

【図２】ズームレンズを用いたカメラを示す斜視図であ
る。

【図３】カメラの電気的概略を示すブロック図である。

【図４】ズームレンズのフォーカス方式を示すフローチ
ャートである。

【図５】ズームレンズの概略を示す光路図である。

【符号の説明】

１４　　測距装置 ２０　　前群レンズ ２１　　後群レンズ ２５　　可動筒 ２６ａ　　後群レンズ駆動用モータ ２８　　後群レンズ枠台 ２９　　後群レンズ枠 ３０　　温度センサー ３１　　湿度センサー ３２　　比較回路 ３３　　ポテンショメータ ３４　　前群レンズ駆動用モータ ６３　　ＣＰＵ ６４　　ＲＡＭ ６５　　ＲＯＭ ７０　　ＲＯＭ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　変倍用の第１レンズ群と、フォーカシ
   ング用の第２レンズ群とを有するズームレンズにおいて
   、温度センサーにより撮影時の温度を測定して一定の基
   準温度に対する温度変化を検出し、フォーカシング時に
   前記第１及び第２レンズ群の少なくともいずれかを前記
   温度変化に応じて補正移動させることを特徴とするズー
   ムレンズ。
2. 【請求項２】　　変倍用の第１レンズ群と、フォーカー
   シング用の第２レンズ群と、前記第１レンズ群の移動量
   を検出する検出手段と、撮影時の温度を検出する温度セ
   ンサーと、予め定められた基準温度に対する第１、及び
   第２レンズ群の焦点距離を記憶した記憶手段と、この記
   憶手段に記憶された第１、及び第２レンズ群の焦点距離
   を前記撮影時に検出された温度に応じて補正して前記第
   １レンズ群の移動量に対応する第２レンズ群の最適位置
   を決定し、この位置まで前記第２レンズ群を移動させる
   制御手段とを備えていることを特徴とするズームレンズ
   。
3. 【請求項３】　　変倍用の第１レンズ群と、フォーカー
   シング用の第２レンズ群と、前記第１レンズ群の移動量
   を検出する検出手段と、撮影時の温度及び湿度をそれぞ
   れ検出する温度センサー及び湿度センサーと、予め定め
   られた基準温度、及び基準湿度に対する第１、及び第２
   レンズ群の焦点距離を記憶した記憶手段と、この記憶手
   段に記憶された第１、及び第２レンズ群の焦点距離を前
   記撮影時に検出される温度及び湿度に応じて補正して前
   記第１レンズ群の移動量に対応する第２レンズ群の最適
   位置を決定し、この位置まで前記第２レンズ群を移動さ
   せる制御手段とを備えていることを特徴とするズームレ
   ンズ。