JPH05142475A

JPH05142475A - ズームレンズ系

Info

Publication number: JPH05142475A
Application number: JP3304887A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Fukino; 邦博吹野; Toru Takayama; 徹高山; Kiyotaka Inatome; 清隆稲留; Masahiro Nakatsuji; 雅裕中辻
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1993-06-11
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: US5337187A; JP3291746B2

Abstract

(57)【要約】【目的】合焦精度が高く、かつ操作性の良いズームレン
ズを提供する。【構成】変倍の際に可動で、かつ変倍と合焦の両方の機
能を持つ合焦レンズ群を含む複数のレンズ群を有するズ
ームレンズ系において、変倍のための所定の移動軌跡を
レンズ群の光軸方向の移動量を規定するための回転鏡筒
の回転角を変数として表現するときに、前記合焦レンズ
群の移動軌跡が合焦用移動カムと変倍補正用移動カムと
の合成により形成され、同時に合焦に関与しない可動の
非合焦レンズ群の移動軌跡は、前記変倍補正用移動カム
と各非合焦レンズ群に対応する各変倍用移動カムとの合
成により形成されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ズームレンズ鏡筒、特
にその合焦方式に関し、レンズ系内の一部のレンズ群の
移動による、所謂インナーフォーカス、又はリア・フォ
ーカス方式から、物体側レンズ群の移動による前玉繰出
方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ズームレンズの小型化、高性能
化、更には高変倍化を画るために前玉繰出し方式以外の
様々な合焦方式が提案されている。しかしながら一般に
前玉繰出し方式以外の合焦方式を採用する場合には、焦
点距離の変化に伴って繰出し量が変化してしまうため
に、所謂マニュアルフォーカスが不可能になるという欠
点を有していた。また前玉繰出し方式においても焦点距
離に伴って全長が変化するズームレンズにおいては、合
焦のための繰出し量が変化してしまうという同様の問題
を生じてしまう。

【０００３】そこで本出願人は特開昭63−163808におい
て、該合焦レンズ群が変倍のときに移動する軌跡を利用
することによって、合焦に必要な繰出し量が変倍の状
態、あるいは合焦群により異なっていても所謂マニュア
ルフォーカスを可能にする方法を提案した。この方法は
つまり、変倍のための所定の移動軌跡を該各レンズ群の
光軸方向の移動量を規定するための回転鏡筒の回転角を
変数として表現するときに、変倍のための移動軌跡上に
おける該合焦レンズ群の合焦のための回転移動量が、任
意の変倍状態において一定物体距離に対しては等しくな
るように全ての移動軌跡を設定するというものであっ
た。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】前述の方法は、従
来、不可能とされていた繰出し量が異なる場合のマニュ
アルフォーカスを可能にした実現性の高い方法である。
ところが一般的に実際の光学系に応用してみると合焦に
要する回転角が変倍に要する回転角に比べてかなり小さ
くなる。

【０００５】また、金物構造上、任意の移動レンズ群の
移動軌跡に対応するカムは、レンズ群の偏心や操作性を
考慮して複数本、切ることが望ましい。このため変倍に
要する回転角の大きさは一定の制限を受けることにな
る。したがって合焦に要する回転角が変倍に要する回転
角に比べてかなり小さい場合には、金物構造上の合焦の
ための回転角は必然的にかなり小さくなる。

【０００６】この場合、もし該、合焦レンズ群の合焦の
ための回転角と距離環の回転角が一致しているとき、つ
まり合焦群の合焦に関する回転機構と距離環が直結して
いるときには、合焦のために距離環を回した際に合焦す
る撮影距離が急激に変化し細かいピントあわせが困難に
なるという問題を生じることになる。以上のことから実
際には、距離環の回転角を大きくとる必要上合焦レンズ
群の合焦のための回転角を拡大して距離環に伝達する必
要性が生じる。ところが回転を回転に拡大する際にはヘ
リコイド機構を用いることができないため、新たに拡大
用のカム機構や、差動機構を設ける必要性がある。この
ことは金物構造上、ガタ要因を発生させることになり合
焦精度の低下と操作性の悪化を招くことになる。

【０００７】更に合焦は、該合焦レンズ群が変倍の際に
移動する軌跡上を移動することで達成されるという特性
上、任意の焦点距離と撮影距離で結像点位置が焦点深度
内ではあれ変化してしまうという欠点を有する。したが
ってこれに拡大機構が入ることで結像点位置の変位量が
拡大され、焦点深度を超えてしまうことがあった。ま
た、該合焦レンズ群が変倍の際に移動する軌跡上を移動
することで達成されるという特性上、移動軌跡が像面に
対して固定している場合や所謂Ｕターン軌跡の場合には
合焦が不可能になるという問題を有していた。これら
は、特開昭64-35515号公報、特開昭64-35516号公報にも
共通の問題点であった。

【０００８】以上の点から合焦精度が高く、操作性の良
いズームレンズを提供することは困難であり、これを実
現するには金物精度を高める必要上コストアップを招く
ことになった。そこで本発明の目的は、合焦レンズ群の
移動軌跡に拘わらず、鏡筒構造上の格別の拡大機構を介
在させることなく合焦レンズ群の合焦移動のための回転
鏡筒の回転角を充分大きく確保しつつ、直接距離環の回
転量に伝達し、同時に合焦による結像点の変位量を充分
に小さな値に抑えるように各レンズ群の移動軌跡を変換
することによって合焦精度が高く、金物構造も簡単で、
かつ操作性の良いズームレンズを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明では、変倍の際に可
動で、かつ変倍と合焦の両方の機能を持つ合焦レンズ群
を含む複数のレンズ群を有するズームレンズ系におい
て、合焦レンズ群の移動軌跡が合焦用移動カムと変倍補
正用移動カムとの合成により形成され、同時に合焦に関
与しない可動の非合焦レンズ群の移動軌跡は、前記変倍
補正用移動カムと各非合焦レンズ群に対応する各変倍用
移動カムとの合成により形成される。さらに、該合焦レ
ンズ群の合焦のための距離環の回転移動量は、前記合焦
用移動カムにより規定される回転鏡筒の回転角に等しく
構成している。

【００１０】具体的には、まず変倍のために光軸上を移
動する複数のレンズ群の移動軌跡を、各レンズ群の光軸
方向の移動量を規定するための回転鏡筒の回転角を変数
として表現するときに、合焦レンズ群の回転鏡筒上にお
ける合焦のための回転移動量を距離環の回転角として利
用できるような大きさに確保するために、合焦レンズ群
の変倍の際の移動軌跡を、合焦用移動軌跡と変倍補正用
移動軌跡とに分割する。実際には、この合焦用移動軌跡
を用いて合焦を行なうときに任意の焦点距離、任意の撮
影距離において結像点の変位量が充分に小さくなるよう
に合焦用移動軌跡の形状を決定する。そして次に合焦用
移動軌跡にしたがって変倍補正用移動軌跡を決定し、最
後に可動の非合焦レンズ群に関しては、この変倍補正用
移動軌跡との合成が変倍の際の各非合焦レンズ群の移動
軌跡となるように各非合焦レンズ群に対応する変倍用移
動軌跡を決定する。

【００１１】以上の方法を実行して結像点の偏差量が充
分に小さくするためには、分割された全ての移動軌跡を
非線形にすることが好ましい。尚、前記合焦用移動軌
跡、変倍補正用移動軌跡及び変倍用移動軌跡は、実用的
にはレンズ系の光軸を回転中心として回転する回転鏡筒
上に形成される合焦用移動カム、変倍補正用移動カム及
び変倍用移動カムに対応し、合焦レンズ群の移動軌跡
は、合焦用移動カムと変倍補正用移動カムとの両者のカ
ムの回転による合成の移動形態として形成され、同時に
可動の非合焦レンズ群の移動軌跡は、変倍補正用カムと
変倍用移動カムとの両者のカムの回転による合成の移動
形態として形成される。

【００１２】このように、合焦レンズ群の移動軌跡は合
焦用移動カムと変倍補正用移動カムとの合成として形成
されるので、合焦レンズ群が変倍時に固定されていても
合焦時に移動するのであれば金物構造上何ら利点はな
い。逆に光学設計上は変倍時に固定することは、収差補
正上の自由度を低下させるだけでなく、レンズ系の小型
化の可能性の芽を摘むことになるので、変倍の際にも合
焦レンズ群は積極的に移動させることが望ましい。

【００１３】

【作用】このような本発明の構造によれば、合焦レンズ
群の合焦のための回転鏡筒上の回転角が他の拡大機構を
用いずに充分大きく確保された状態で直接距離環に伝達
されるため、拡大機構によるガタ要因、光学配置上の誤
差要因を除去できる。そして距離環の回転角を充分に大
きく取ることができるために、マニュアルフォーカスの
際の操作性を高めることが可能である。さらに分割され
た合焦用移動カムは結像点の偏差量が充分に小さくなる
ように形状決定されるので合焦精度を格段に向上させる
ことが可能である。

【００１４】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に
説明する。実施例１のズームレンズは、図１に示した如
く、物体側から順に正屈折力の第１レンズ群Ｇ₁、負屈
折力の第２レンズ群Ｇ₂、正屈折力の第３レンズ群Ｇ₃
及び正屈折力の第４群Ｇ₄の４つのレンズ群からなり、
広角側から望遠側への変倍に際して全レンズ群が光軸に
沿って物体側に移動し、合焦に際しては第２レンズ群Ｇ
₂が光軸上を物体側へ移動する構成である。

【００１５】各レンズ群の構成について説明すれば、正
屈折力の第１レンズ群Ｇ₁は物体側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズＬ₁とこれに接合された両凸レンズ
Ｌ₂、さらに物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ₃からなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ₂は像側によ
り曲率の強い面を向けた負メニスカスレンズＬ₄、両凹
負レンズＬ₅、これに接合された凸メニスカスレンズＬ
₆、さらに物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ
₇からなり、正屈折力の第３レンズ群Ｇ₃は両凸正レン
ズＬ₈、両凸正レンズＬ₉、及びこれと接合された負レ
ンズＬ₁₀からなり、正屈折力の第４レンズ群Ｇ₄は正レ
ンズＬ₁₁、両凸正レンズＬ₁₂、そして物体側により曲率
の強い面を向けた負メニスカスレンズＬ₁₃から構成され
ている。尚、絞りＳは第３レンズ群Ｇ₃の物体側におい
て第３レンズ群Ｇ₃と一体的に配置されている。

【００１６】このズームレンズの諸元を表１に示す。ｆ
は焦点距離を、FNはＦナンバーを表わす。表１におい
て、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎ
は各レンズの屈折率、Ｖはアッベ数をそれぞれ表し、添
数字は物体側からの順序を示す。表１の中段は、第２レ
ンズ群Ｇ₂中の物体側レンズＬ₄の物体側レンズ面く
（ｒ₆）に形成された非球面の形状を表す各係数の値を
示している。

【００１７】非球面は、光軸からの高さをｈとし、その
ｈにおける非球面の頂点の接平面からの距離をｘ、円錐
定数をｋ、第２次、第４次、第６次、第８次、第10次の
非球面係数をそれぞれ順にＡ₂、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、Ａ
₁₀とし、近軸の曲率半径をｒとするとき、以下のような
非球面方程式で表現されている。

【００１８】

【数１】

【００１９】表１のレンズ系の諸元表の中段において、
左から順に、円錐定数ｋ、第２次、第４次、第６次、第
８次、第10次の各非球面係数Ａ₂、Ａ₄、Ａ₆、Ａ₈、
Ａ₁₀の値が順次記載されている。なお、非球面係数の値
におけるＥ_-nは10^-nを表している。また、表１の下段は
広角端から望遠端に至る６つの変倍状態に対応する６ポ
ジション（ｆ＝36.0、50.0、60.0、70.0、85.0、103.0
）における各レンズ群の間隔を示している。

【００２０】そして、図１には変倍時の各レンズ群の移
動軌跡を併記した。ここでは第１レンズ群Ｇ₁の変倍時
の移動軌跡が直線になるように光軸方向の移動量と回転
鏡筒の回転角を選んである。そして、このズームレンズ
においてまず、撮影距離0.85ｍの被写体に合焦するため
の第２レンズ群Ｇ₂の光軸方向への移動量ΔＸを計算す
る。このようにして求められた各焦点距離に対応したΔ
Ｘを表２に示した。

【００２１】そして、このΔＸを用いて、前述したごと
く合焦レンズ群である第２レンズ群Ｇ₂の合焦用移動カ
ムを決定することを考える。合焦レンズ群である第２レ
ンズ群の変倍と合焦を含めた全回転角を偏心等を考慮し
て全周 360°に３本切ることを想定し、本実施例では 1
10°に設定してある。なお、ここでは変倍における広角
端から望遠端までの回転角と合焦のための回転角を共に
55°に設定した。こうすることにより合焦と変倍両方の
操作性と精度を高めることが可能になる。つまり本来、
合焦のための回転角は更に大きいことが望ましいが、合
焦と変倍の合成回転角に制限があるために（本実施例で
は 110°）、もし合焦回転角を大きく取り過ぎると逆に
変倍のための回転角が小さくなり、変倍の操作性が低下
することになるからである。

【００２２】さて、合焦用移動カムｇ_Fの決定の方法で
あるが、具体的には図２のごとく焦点距離ｆ＝ｆ´（ｆ
´＝36，50，60，70，85，103 ）、撮影距離無限遠での
合焦用移動カム上の座標を（Ｘ；θ）＝（Ｘ_f=f´，
_R=un；θ_f=f´）、撮影距離Ｒ＝0.85ｍに対応する繰出
量をΔＸ_f=f´、_R=850としたときに、焦点距離ｆ＝ｆ
´、撮影距離Ｒ＝0.85ｍに対応する座標が（Ｘ；θ）＝（Ｘ_f=f´，_R=un＋ΔＸ_f=f´，_R=850；
θ_f=f´＋55）となるように合焦用移動軌跡を決定すればよいことにな
る。ここで、Ｒ＝unは撮影距離が無限遠(unendlich) で
あることを表している。

【００２３】このようにして求めると、合焦用移動軌跡
の代表的な点（Ｘ；θ）＝（０；０）はｆ＝36，Ｒ＝un
を表し、（Ｘ；θ）＝（1.0365；55) はｆ＝103 ，Ｒ＝
unとｆ＝36，Ｒ＝850 を表す。そして（Ｘ；θ）＝（5.
1165；110 ）はｆ＝103 ，Ｒ＝850 を表わすことにな
る。しかしながら、この方法では撮影距離Ｒ＝ 850mmに
関しては所望の繰出量が得られるので結像面は一定に保
たれるが、任意の撮影距離に関しては結像点が前記結像
面近傍に保たれるか否かは保障の限りではない。

【００２４】したがって本実施例では、撮影距離Ｒ＝1.
0 ，1.5 ，2.0 ，3.0 ，5.0 ｍにおいても結像点の偏差
量が小さくなるように最適化の手法を用いて合焦用移動
軌跡を決定した。つまり焦点距離ｆ_i、撮影距離Ｒ_jに
おける結像点の変位量をＤＸ_ijとしたときに単一評価関
数Φを

【００２５】

【数２】

【００２６】ただしｇ_ijはＤＸ_ijの相対的重要度を示す
荷重ｍ＝ｎ＝６ｆ_i＝36，50，60，70，85，103 mm Ｒ_j＝0.85，1.0 ，1.5 ，2.0 ，3.0 ，5.0 ｍ（１）のように決め、（１）式を最小にするように主に
θ_f=f´（_R=unにおけるｆ_i＝36，50，60，70，85，10
3 のθ座標）とφ_R=R´（各撮影距離に合焦するために
必要な合焦のための回転角）を変数として変化させて合
焦用移動カムを決定した。

【００２７】以上のようにして求めた合焦用移動カムを
表わす数表を表３に示した。そしてこの表中に示してあ
る回転角度θ（ANGLE)と焦点距離の関係に従って決定し
た合焦用移動カムｇ_2F及び変倍補正用移動カムｇ_H、さ
らに非合焦レンズ群Ｇ₁、Ｇ ₃、Ｇ₄の変倍用移動カム
ｇ_1Z、ｇ_3Z、ｇ_4Zの全ての移動カムを図３に示した。変
倍補正用移動カムｇ_Hを表わす数表を表４に、第１レン
ズ群Ｇ₁、第３レンズ群Ｇ₃、第４レンズ群Ｇ₄の変倍
用移動カムｇ_1Z、ｇ_3Z、ｇ_4Zを示す数表を表５に示し
た。

【００２８】ここで、第２レンズ群Ｇ₂の合焦用移動カ
ムｇ_2Fと変倍補正用移動カムｇ_Hは変倍のときに使用さ
れる回転角０＜θ＜55°の範囲内では、両方のカムを合
成した移動軌跡により、第２レンズ群Ｇ₂の移動形態が
決定され、この軌跡が変倍の際に移動する軌跡に一致す
る。また、非合焦レンズ群Ｇ₁、Ｇ₃、Ｇ₄の変倍用移
動カムｇ_1Z、ｇ_3Z、ｇ_4Zと変倍補正用移動カムｇ_Hと
は、それぞれのカムを合成した移動により非合焦レンズ
群Ｇ₁、Ｇ₃、Ｇ₄の変倍の際の移動軌跡を決定する。

【００２９】従って、実際には変倍補正用移動カムは分
割前の合焦レンズ群の変倍の際の移動軌跡から合焦用移
動カムを減算することにより決定される。そして、非合
焦レンズ群Ｇ₁、Ｇ₃、Ｇ₄の変倍用移動カムは、分割
前のそれぞれの変倍の際の移動軌跡から変倍補正用移動
カムを減算することにより決定される。次に、この変倍
における合成された移動軌跡、換言すれば、最終的な意
味での分割前の移動軌跡を図４に、そしてその移動軌跡
を表す数値を表６に示した。

【００３０】図３或いは図４から分かるように、本発明
によれば、結像位置の偏差量を小さく抑えるように合焦
用移動カムを決定すると、全ての可動レンズ群の移動軌
跡、さらには分割されたすべての移動カムは鏡筒回転角
に対して非線形になる。図５は実施例における合焦レン
ズ群としての第２レンズ群Ｇ₂の合焦用移動カムｇ_2Fと
変倍補正用移動カムｇ_Hとを説明するための図である。
まず撮影距離無限遠状態で広角端（図５の上端）から回
転鏡筒が回転角にしてθ_f=f´だけ回転移動して焦点距
離ｆ＝ｆ´に変倍されるものとする。このとき合焦レン
ズ群は、 θ＝θ_f=f´ だけ回転鏡筒上を回転することにより、合焦用移動カム
上を光軸方向にＸ_F＝Ｘ_f=f´，_R=un だけ動く。同時に変倍補正用移動カム上を光軸方向にＸ_H＝Ｘ_Z−Ｘ_F 動く。そしてこれが金物構造的に合成されて合焦レンズ
群は光軸上をＸ_H＋Ｘ_F＝Ｘ_Z だけ動いて変倍に寄与することになる。

【００３１】次に、合焦の状態、つまり焦点距離ｆ＝ｆ
´で撮影距離無限遠から撮影距離Ｒ＝Ｒ´に合焦するこ
とを考える。撮影距離Ｒ＝Ｒ´に対応する回転鏡筒の回
転角をφ_R=R´とすると図５から、合焦レンズ群は合焦
用移動カム上を（Ｘ_f=f´， _R=un；θ_f=f´）から（Ｘ
_f=f´，_R=R´；θ_f=f´＋φ_R=R´）まで移動する。
したがって、合焦レンズ群は光軸上を ΔＸ＝Ｘ_f=f´，_R=R´−Ｘ_f=f´，_R=un だけ移動して合焦がなされることになる。

【００３２】図６は、実施例における非合焦レンズ群と
しての第１レンズ群Ｇ₁、第３レンズ群Ｇ₃及び第４レ
ンズ群Ｇ₄の変倍用移動カムｇ_1Z、ｇ_3Z、ｇ_4Z（＝
ｇ_P）と、変倍補正用移動カムｇ_Hとを説明するための
図である。まず広角端（図６の上端）から回転鏡筒が回
転角にしてθ_f=f´だけ回転移動して焦点距離ｆ＝ｆ´
に変倍されるものとする。このとき各レンズ群は θ＝θ_f=f´ だけ回転鏡筒上を回転することにより変倍補正用移動カ
ム上を光軸方向にＸ_H＝Ｘ_H だけ動く。同時に変倍用移動カム上を光軸方向にＸ_P＝Ｘ_Z−Ｘ_H 動く。そしてこれが金物構造的に合成されて各非合焦レ
ンズ群は光軸上をＸ_H＋Ｘ_P＝Ｘ_Z だけ動いて変倍に寄与することになる。

【００３３】表７は本実施例において決定された合焦用
移動カム（表３）を用いて合焦した際の焦点距離ｆ＝3
6，50，60，70，85，103 mmの各変倍状態における撮影
距離Ｒ＝0.85，1.0, 1.5，2.0, 3.0，5.0 ｍのときの合
焦のための回転鏡筒（距離環）の回転角、及びこの回転
角に対応する合焦レンズ群の実際の繰出量ΔＸ（Ｄ
Ｘ）、更にΔＸを与えたときの結像点の変位量（BF）を
示したものである。

【００３４】表７の上段が各変倍状態における種々の撮
影距離Ｒについての結像点の変位量（BF）を示し、中段
は各撮影距離Ｒに対して最適合焦がなされるに必要な回
転鏡筒（距離環）の回転角を示している。尚、この合焦
用回転角は、広角端と望遠端において結像点の変位が無
くなるような値を選定したものである。また、下段は各
合焦用回転角に対応する各レンズ群の実際の繰出量ΔＸ
（DX）の値を、焦点距離Ｆ＝36，50，60，70，85，103
mmの各変倍状態における撮影距離Ｒ＝0.85，1.0, 1.5，
2.0, 3.0，5.0 ｍの各場合について示している。下段に
おいては左端の数字は全系の焦点距離Ｆを示し、右端は
撮影距離Ｒを示し、これらの中間の数字は順に第１レン
ズ群Ｇ₁、第２レンズ群Ｇ₂、第３レンズ群Ｇ₃及び第
４レンズ群Ｇ₄についての実際の繰出量ΔＸ（DX）の値
である。尚、何れの値についても、物体側へ移動する場
合を正の値として示している。

【００３５】この表７からそれぞれの焦点距離、撮影距
離で結像点の変位量が極めて小さく、いかなる変倍状態
においても、またあらゆる物体距離に対しても十分焦点
深度内に収まっている。次に、表８は合焦に伴う結像点
の変位量を完全に零に最適化するために必要な合焦用回
転角の値を、それぞれの変倍状態、撮影距離Ｒについ
て、合焦用移動カムから求めたものである。表８の上段
は焦点距離Ｆ＝36，50，60，70，85，103mmの各変倍状
態における撮影距離Ｒ＝0.85，1.0, 1.5，2.0, 3.0，5.
0 ｍの時の合焦のための回転鏡筒（距離環）の最適回転
角を示しており、下段は合焦用回転角に対応する各レン
ズ群の実際の繰出量ΔＸ（DX）の値を、焦点距離Ｆ＝3
6，50，60，70，85，103 mmの各変倍状態における撮影
距離Ｒ＝0.85，1.0, 1.5，2.0,3.0，5.0 ｍの各場合に
ついて示している。

【００３６】この表８の上段の各値から、合焦用回転角
の値は同一撮影距離Ｒについては値が極めて接近してお
り、変倍に伴う変化量が極めて小さくなっていることが
分かる。従って、オートフォーカスを用いて合焦した場
合も、その補正量が極わずかであるため、合焦の速応性
が良くなることが明らかである。図７〜図９には、本発
明の実施例について、撮影距離無限遠の時における焦点
距離Ｆ＝36，50，60，70，85，103 ｍの各変倍状態での
諸収差図を示した。また、図１０〜図１２には、同じく
焦点距離Ｆ＝36，50，60，70，85，103 mmの各変倍状態
において、撮影距離Ｒ＝0.85ｍに対して、本発明によっ
て得られた合焦用移動カムから算出された合焦用繰出量
ΔＸを与えて合焦した場合の諸収差図を示した。

【００３７】これらの諸収差図から、本発明によるズー
ムレンズが無限遠撮影時の全ての変倍域において良好な
性能を維持していることは勿論、至近距離撮影状態にお
いても全変倍域にわたって優れた結像性能を維持してい
ることが明らかである。（レンズ鏡筒の構造説明）次に、図３及び図４にて説明
をした各レンズ群の移動軌跡によるズームレンズ鏡筒の
実施例を図１３及び図１４により説明する。

【００３８】図１３及び図１４において、１は固定筒で
カメラボディ側端部にはカメラボディ（図示せず）に装
着するためのマウント部１ａが一体に設けられている。
固定筒１の大径部１ｂの外周部には、ズームリング２及
び絞りリング３がそれぞれ所定角度回転可能に嵌合して
いる。また、固定筒１の大径部１ｂの内周部には距離リ
ング４が所定角度回転可能に嵌合している。

【００３９】固定筒１の小径部１ｃの内周部には、カム
リング５が所定角度回転可能でかつ光軸方向に所定量移
動可能に嵌合している。カムリング５には前述の変倍補
正用移動カムに相当するカム溝５ａが設けられており、
カム溝５ａには固定筒１の小径部１ｃに植設されたカム
ピン６が嵌入している。また、カムリング５には光軸と
平行な案内溝５ｂが設けられており、ズームリング２の
連動部２ａに植設された連動ピン７が、固定筒１の外周
部及び内周部に設けられた逃げ溝１ｄ及び１ｅを貫通し
て嵌入している。従って、カムリング５はズームリング
２と回転方向のみ一体になって回転する。

【００４０】固定筒１の小径部１ｃの外周部には、第１
レンズ群Ｇ₁を保持する第１レンズ群保持筒８の摺動部
８ａが光軸方向に所定量直進可能に嵌合している。摺動
部８ａには、光軸と平行な案内溝８ｂと、第１レンズ群
Ｇ₁の変倍用移動カムに相当するカム溝８ｃが設けられ
ている。案内溝８ｂには、固定筒１の小径部１ｃの外周
上に設けられた案内ピン１ｆが嵌入している。カム溝８
ｃには、カムリング５の外周上に植設されたカムピン９
が固定筒１の小径部１ｃに設けられた逃げ溝１ｇを貫通
して嵌入している。

【００４１】カムリング５の内周部には、第２レンズ群
Ｇ₂を保持する第２レンズ群保持筒１０が所定角度回転
可能でかつ光軸方向に所定量移動可能に嵌合している。
また、カムリング５の内周部には第３レンズ群Ｇ₃を保
持する第３レンズ群保持筒１１及び第４レンズ群Ｇ₄を
保持する第４レンズ群保持筒１２が光軸方向にくそれぞ
れ所定量直進可能に嵌合している。

【００４２】第２レンズ群保持筒１０には、カムピン１
３が植設されており、カムリング５に設けられた第２レ
ンズ群Ｇ₂の合焦用移動カムに相当するカム溝５ｃに嵌
入し、さらに固定筒１の小径部１ｃ及び第１レンズ群保
持筒８の摺動部８ａに設けられた逃げ溝１ｈ及び８ｄを
貫通して、距離リング４の内筒部に設けられた光軸と平
行な案内溝４ａに嵌入している。

【００４３】第３レンズ群保持筒１１には、カムピン１
４が植設されており、カムリング５に設けられた第３レ
ンズ群Ｇ₃の変倍用移動カムに相当するカム溝５ｄと、
固定筒１の小径部１ｃに設けられた光軸と平行な案内溝
１ｉに嵌入している。第４レンズ群保持筒１２には、
カムピン１５が植設されており、カムリング５に設けら
れた第４レンズ群Ｇ₄の変倍用移動カムに相当するカム
溝５ｅと、固定筒１の小径部１ｃに設けられた光軸と平
行な案内溝１ｊに嵌入している。

【００４４】（レンズ鏡筒の動作説明）次に、上述の構
成を有するレンズ鏡筒の動作を説明する。先ず、変倍動
作について説明する。ズーミングリング２を回転する
と、連動部２ａ及び連動ピン７を介してカムリング５が
回転する。このとき、カムリング５は、固定筒１の小径
部１ｃに植設されたカムピン６により、カム溝５ａの変
倍補正用移動カムに従って、回転しながら光軸に移動す
る。

【００４５】カムリング５が回転しながら光軸方向に移
動すると、第１レンズ群保持筒８はカムリング５に設け
られたカムピン９により、摺動部８ａに設けられたカム
溝８ｃの第１レンズ群Ｇ₁の変倍用移動カムに従って、
同じく摺動部８ａに設けられ、固定筒１の小径部１ｃに
設けられた案内ピン１ｆが嵌入している案内溝８ｂに案
内されることにより光軸方向に直進する。

【００４６】また、第２レンズ群保持筒１０は、植設さ
れているピン１３が、カムリング５に設けられたカム溝
５ｃの合焦用移動カムに従って、静止している距離リン
グ４の内筒部に設けられた光軸と平行な案内溝４ａに案
内されることにより、光軸方向に直進する。次に、第３
レンズ群保持筒１１及び第４レンズ群保持筒１２は、各
レンズ群保持筒に植設されているカムピン１４及び１５
がカムリング５に設けられたカム溝５ｄ及び５ｅの各変
倍用移動カムに従って、固定筒１の小径部１ｃに設けら
れた光軸と平行な案内溝１ｉ及び１ｊに案内されること
により光軸方向に直進する。

【００４７】各レンズ群保持筒の光軸方向の移動量は、
カムリング５のカム溝５ａの変倍補正用移動カムにカム
溝８ｃ、５ｄ及び５ｅの各変倍用移動カムあるいはカム
溝５ｃの合焦用移動カムをそれぞれ合算した値となる。
以上の動作により、前述の図４に示した各レンズ群の変
倍の際の移動軌跡が達成される。

【００４８】次に、合焦動作について説明する。距離リ
ング４を回転すると、内筒部の光軸と平行な案内溝４ａ
に第２レンズ群保持筒１０に植設されているカムピン１
３が嵌入しており、さらにカムピン１３は静止している
カムリング５のカム溝５ｃに嵌入しているので、第２レ
ンズ群保持筒１０はカム溝５ｃの合焦用移動カムに従っ
て、回転しながら光軸方向に移動する。

【００４９】以上の動作により、前述の図３に示した第
２レンズ群Ｇ₂の合焦の際の移動軌跡が達成される。
尚、上記の実施例においては合焦レンズ群の回転角を変
倍と合焦で55°＋55°＝ 110°としたが、これは回転鏡
筒上に同じカム軌跡を３組切ることを想定したためであ
り、例えば２組で済む場合には回転角を更に大きく（例
えば 110°＜θ＜180°）とることができるために、合
焦用回転角と変倍用回転角をそれぞれ更に大きくとるこ
とが可能となる。

【００５０】そして、合焦用回転角と変倍用回転角とが
共に大きく確保できる場合には、上記実施例の如く合焦
用回転角と変倍用回転角とを必ずしも同じ値にする必要
はない。さらに、本発明は２群構成以上全てのズームレ
ンズにおいて、合焦可能ならばどのレンズ群に対しても
適用可能である。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】

【表５】

【００５６】

【表６】

【００５７】

【表７】

【００５８】

【表８】

【００５９】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、変倍の際
に可動で、かつ変倍と合焦の両方の機能を持つ合焦レン
ズ群を含む複数のレンズ群を有するズームレンズ系にお
いて、該合焦レンズ群の移動軌跡を、合焦用移動カムと
変倍補正用移動カムとに分割することで合焦のための回
転角を充分大きく確保した状態で直接距離環に伝達でき
るために合焦の際の操作性と精度を高めることが可能と
なる。

【００６０】さらに、非合焦レンズ群の移動軌跡を、前
記変倍補正用移動カムと各非合焦レンズ群に対応する変
倍用移動カムとに分割し、結果的に合焦レンズ群の変倍
補正用移動カムが全てのレンズ群共通の変倍補正用移動
カムとして用いることが可能となっている。したがっ
て、合焦レンズ群の合焦用移動カムと非合焦レンズ群の
被変倍補正用移動カムとは、変倍に際しては共に全く同
じ機能を有することになる。そして、合焦に際しては合
焦用移動カムのみを利用することになるため、金物構造
的には、実施例の中で説明したように本質的に、例えば
固定筒とカムリングに上記移動カムと案内用の直進溝を
分担して切るだけで済む。したがって、金物構造上は前
玉繰出し方式の従来知られているズームレンズと同じ二
重構造（固定筒とズーム筒）で構成できることになり、
構造が簡単なために小型化が可能となる。

【００６１】さらに、変倍時に像面に対して固定の非合
焦レンズ群が存在する場合には、変倍補正用移動カムｇ
_Hにより光軸方向への移動補正を受けないように図１３
における固定筒１に該固定レンズ群を保持する保持筒を
直結するような構造にすればよい。したがって、いずれ
にせよ金物構造上は前玉繰出し方式の従来知られている
ズームレンズと同じ二重構造（固定筒とズーム筒）で構
成できることになる。

【００６２】これに対し、特開平3-144411号公報、特開
平3-235908号公報に開示されるように、合焦レンズ群の
変倍補正用カムが非合焦レンズ群の移動軌跡に作用しな
い場合には、非合焦レンズ群の変倍用カムを合焦レンズ
群の合焦用移動カムと変倍補正用カムとは別構造に構成
しなくてはならない。したがって、金物構造的には三重
構造となり、本発明の二重構造に比べ複雑になり、レン
ズ系の大型化と新たなガタ要因を発生させてしまう。

【００６３】また、本発明では、金物構造的な拡大機構
を必要としないので拡大機構に起因するガタ要因を排除
できる。更に合焦用移動軌跡は結像点の変位量が極小に
なるように決定するために合焦用の繰出量が変倍状態に
よって異なっていても、極めて精度の高い合焦が実現で
き、優れたマニュアルフォーカスと迅速なオートフォー
カスが可能になる。

【００６４】以上のように、従来複雑な構造になる、内
焦方式、リアフォーカス方式のズームレンズを非常に簡
単な構造で達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１のズームレンズ系のレン
ズ構成を示す構成図と各レンズ群の変倍のための移動軌
跡の例を示す図。

【図２】合焦レンズ群の合焦用移動カムを決定するため
の説明図。

【図３】実施例１による最終的な各レンズ群の分割され
た移動カムを示す図。

【図４】実施例１による合成された変倍のための移動軌
跡を示す図。

【図５】本発明における合焦レンズ群の変倍と合焦の動
作を説明するための図。

【図６】本発明における非合焦レンズ群の変倍の動作を
説明するための図。

【図７】実施例１の焦点距離ｆ＝36，50mm、撮影距離無
限遠のときの諸収差図。

【図８】実施例１の焦点距離ｆ＝60，70mm、撮影距離無
限遠のときの諸収差図。

【図９】実施例１の焦点距離ｆ＝85，103 mm、撮影距離
無限遠のときの諸収差図。

【図１０】実施例１の焦点距離ｆ＝36，50mm、撮影距離
0.85ｍのときの諸収差図。

【図１１】実施例１の焦点距離ｆ＝60，70mm、撮影距離
0.85ｍのときの諸収差図。

【図１２】実施例１の焦点距離ｆ＝85，103 mm、撮影距
離0.85ｍのときの諸収差図。

【図１３】本発明によるズームレンズ鏡筒の実施例の縦
断面図。

【図１４】本発明によるズームレンズ鏡筒の実施例のカ
ム溝及び案内溝の展開図。

【主要部分の符号の説明】

Ｇ₁・・・第１レンズ群Ｇ₂・・・第２レンズ群（合焦レンズ群）Ｇ₃・・・第３レンズ群Ｇ₄・・・第４レンズ群ｇ₁・・・第１レンズ群の変倍軌跡ｇ₂・・・第２レンズ群（合焦レンズ群）の変倍軌跡ｇ₃・・・第３レンズ群の変倍軌跡ｇ₄・・・第４レンズ群の変倍軌跡ｇ_F、ｇ_2F・・・合焦用移動カムｇ_H・・・変倍補正用移動カム１・・・固定筒１ｆ・・・案内ピン１ｉ、１ｊ、４ａ、５ｂ、８ｂ・・・案内溝２・・・ズームリング３・・・絞りリング４・・・距離リング５・・・カムリング５ａ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、８ｃ・・・カム溝６、９、１３、１４、１５・・・カムピン７・・・連動ピン８・・・第１レンズ群保持筒１０・・・第２レンズ群保持筒１１・・・第３レンズ群保持筒１２・・・第４レンズ群保持筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中辻雅裕東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変倍の際に可動で、かつ変倍と合焦の両
方の機能を持つ合焦レンズ群を含む複数のレンズ群を有
するズームレンズ系において、変倍のための所定の移動軌跡をレンズ群の光軸方向の移
動量を規定するための回転鏡筒の回転角を変数として表
現するときに、前記合焦レンズ群の移動軌跡が合焦用移
動カムと変倍補正用移動カムとの合成により形成され、
同時に合焦に関与しない可動の非合焦レンズ群の移動軌
跡は前記変倍補正用移動カムと各非合焦レンズ群に対応
する各変倍用移動カムとの合成により形成されることを
特徴とするズームレンズ系。
【請求項２】前記合焦レンズ群が合焦のために移動す
る合焦用移動カムは、任意の変倍状態、さらには任意の
撮影距離において結像点位置の変位量が充分に小さくな
るように形状が決定され、これに伴なって、分割された
全ての移動カムが非線型に設定されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のズームレンズ系。
【請求項３】該合焦レンズ群の合焦のための距離環の
回転移動量は、前記合焦用移動カムにより規定される回
転鏡筒の回転角に等しいことを特徴とする特許請求の範
囲第１項及び第２項に記載のズームレンズ系。