JPH07109469B2 - 可変焦点カメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光学系を切換えることにより複数の焦点距離
を有する可変焦点カメラに関する。

（発明の背景） 従来、光学系を切換えることにより複数の焦点距離を有
する可変焦点カメラは種々提案されている。しかし、そ
れらの変倍方式は、主光学系が光軸に沿って移動したあ
とに副光学系（コンバージョンレンズ）を挿入する方式
である。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の副光学系（コンバージョンレンズ）を光軸に挿入
する変倍方式の可変焦点カメラにおいては、副光学系を
挿入する機構が必要である。又、その機構は、副光学系
を正確に光軸上に挿入せねばならないため、機構が複雑
となり、又、製造工程における光軸合せ調整も難しいと
いう問題点がある。更に、副光学系を挿入すると、レン
ズのＦ値（明るさを示す値）が大幅に大きくなり、レン
ズが暗くなってしまうという問題点がある。

本発明の上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的
は、副光学系が不要で、機構が簡単で、製造工程におけ
る光軸合せ調整も容易で、各焦点でのレンズのＦ値があ
まり変化しない可変焦点カメラを提供することにある。
又、本発明の別の目的は、カメラの製品検査時の諸調整
（エンコーダ調整、レンズの微調整、測距装置の調整）
が容易な可変焦点カメラを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決する本発明は、複数のレンズを光軸上
に沿って移動させることにより複数の焦点距離に切換可
能な可変焦点カメラであって、固定胴と、該固定胴に回
動可能に支持されたカム胴と、前記複数のレンズを保持
する移動レンズ枠とを備え、前記固定胴と前記カム胴の
どちらか一方に、焦点距離を切り換えるための移動領
域；該移動領域の両端に連設され、前記複数の焦点距離
のうちの１つに対応したフォーカシング領域；前記移動
領域両端の、前記移動領域の前記フォーカシング領域と
の間の連設部分のうち、少なくとも一方に設けられ、光
軸方向にレンズ群を移動させず、かつ連接されたフォー
カシング領域の無限焦点域に相当する領域；の３種類の
領域よりなり、更に、前記移動レンズ枠が係合するカム
溝を刻設し、他方に、前記移動レンズ枠を光軸に沿って
平行に案内する直進ガイド手段を設け、前記カム胴を回
動させることにより変倍とフォーカシングとを行うよう
にしたことを特徴とするものである。

（作用） 本発明の可変焦点カメラにおいて、カム胴を、固定胴に
対して回動させることにより、カム溝に係合し、移動レ
ンズを保持する移動レンズ枠が直進ガイド手段により光
軸方向に沿って平行に移動し、変倍とフォーカシングが
なされる。

（実施例） 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す斜視図である。図中、１
はカメラ本体に固設される固定胴、２は固定胴１に回動
可能に支持されたカム胴である。カム胴２には第１群レ
ンズ移動用カム溝３及び第３群レンズ移動用カム溝４が
それぞれ１対ずつ刻設されている。固定胴１内には２焦
点レンズ５が配設されており、そのレンズ配置を第２図
及び第３図に示す。

本実施例における２焦点レンズ５は第１群レンズ5a、第
２群レンズ5b、第３群レンズ5c及びマスタ系レンズ5dよ
り成る。第２図は望遠（テレ）側のレンズ配置であり、
フォーカシングは第１群レンズ5aを光軸に沿って移動さ
せることにより行われる。又、第３図は広角（ワイド）
側のレンズ配置で、望遠側を示す第２図の状態より、移
動レンズである第１群レズ5aと第３群レンズ5cとが光軸
に沿ってカメラ本体方向に移動している。このレンズ配
置においても、フォーカシングは第１群レンズ5aのみが
光軸に沿って移動することにより行われる。又、第３群
レンズ5cとマスタ系レンズ5dの間には、絞り機構６が配
設されている。

第１図に戻って説明を続ける。固定胴１はカム胴２を回
動自在に支持する本体部1aと、第２群レンズ5bを保持す
る第２群レズ固定胴部1bと、マスタ系レンズ5dを保持す
るマスタ系レンズ固定胴部1cとより成る。直進ガイド手
段として、本体部1aの図面上の左側部及び右側部には、
光軸方向に延出する第１群レンズ移動用直進案内溝1d
と、図面上の上部及び下部には、光軸と平行に延出する
第３群レンズ移動用直進案内溝1eとが穿設されている。
第１群レンズ5aは移動レンズ枠である第１群レンズ用枠
７に保持され、該第１群レンズ用枠７は固定胴１の本体
部1aに嵌入している。そして、第１群レンズ用枠７には
摩擦係数の小さなカムピン7aが設けてあり、該カムピン
7aは第１群レンズ移動用直進案内溝1d及び第１群レンズ
移動用カム溝３に係合している。第３群レンズ5cは、移
動レンズ枠である第３群レンズ用枠８に保持され、該第
３群レンズ用枠８は第２群レンズ固定胴部1b内に配設さ
れる。第２群レンズ固定胴部1bの図面上の上部及び下部
には、第３群レンズ用通し溝1fが穿設され、前述の第３
群レンズ用枠８の支持部8aが第３群レンズ用通し溝1fを
挿通し、更に、支持部8aに設けられた摩擦係数の小さな
カムピン8bが第３群レンズ移動用直進案内溝1e及び第３
群レンズ移動用カム溝４に係合している。又、カム胴２
の基部には円周方向にラックが刻設されたカム胴ギヤ部
2aが設けてある。９はカム胴駆動用のDCモータで、該カ
ム胴駆動用のモータ９の出力軸9aのピニオン9bと、前記
カム胴ギヤ部2aとに噛合する減速歯車列10を介して、モ
ータ９の回動出力は、カム胴２に伝達され、カム胴２は
回動するようになっている。カム胴２のカム胴ギヤ部2a
近傍の固定胴１には所定のプリントパターンが設けられ
たエンコーダ基板11が固着されている。そして、カム胴
２には突起2bが穿設され、該突起2bにはエンコーダ基板
11に摺接するブラシ12が取付けてある。

次に、カム胴２の展開構成図を示す第４図の用いて、第
１群レンズ移動用カム溝３及び第３群レンズ移動用カム
溝４の説明をする。第１群レンズ移動用カム溝３はワイ
ド・フォーカシング部3a、該ワイド・フォーカシング部
3aに連設される変倍部3b及び該変倍部3bに連設されるテ
レ・フォーカシング部3cの３つの部分よりなる。同様に
第３群レンズ移動用カム溝も、ワイド・フォーカシング
部4a、該ワイド・フォーカシング部4aに連設される変倍
部4b及び該変倍部に連設されるテレ・フォーカシング部
4cの３つの部分よりなる。そして、第１群レンズ移動用
カム溝３のテレ・フォーカシング部3cの変倍部3b側端部
には、光軸（第４図において矢印にて示す）に垂直な平
面上にあって、前記光軸を中心とする円弧状の無限焦点
域3dが設けられている。又、ワイド・フォーカシング部
3aの反変倍部3b側端部3eがワイド側の無限焦点となって
いる。カム胴２が回動することにより、第１群レンズ移
動用カム溝３に案内されて、第１群レンズ移動用カム溝
３に係合するカムピン7aを有する第１群レンズ用枠７
（第１群レンズ5a）が光軸方向に移動する。又、第３群
レンズ移動用カム溝４に案内されて、第３群レンズ移動
用カム溝４に係合するカムピン8bを有する第３群レンズ
用枠８（第３群レンズ5c）も光軸方向に移動する。ここ
で、第１群レンズ移動用カム溝３の変倍部3bと第３群レ
ンズ移動用カム溝４の変倍部4bとは、光軸に対して傾斜
しており、その傾きはカム胴２が回動することにより、
第１群レンズ5aと第３群レンズ5cとを光軸方向に望遠の
レンズ配置から広角のレンズ配置（又はその逆）へ所定
量移動するように選ばれている。又、第１群レンズ移動
用カム溝３のワイド・フォーカシング部3aとテレ・フォ
ーカシング部3cとは、光軸方向に対して傾斜しており、
その傾きは第１群レンズ5aが各レンズ配置において、フ
ォーカシングをするのに必要な量を移動するように選ば
れている。更に、第３群レンズ移動用カム溝４のワイド
・フォーカシング部4aとテレ・フォーカシング部4cと
は、第４図において、カム胴２の回動方向と平行になっ
ており、カム胴２が回動しても、第３群レンズ5cが移動
しないようになっている。このようにすることにより、
カム胴２を回動し、ワイドのフォーカシング〜変倍〜テ
レのフォーカシングが連続して行えるようになってい
る。

次に、第５図乃至第７図を用いてカム胴の回動を検知す
る手段（エンコーダ）13の説明を行う。固定胴１に設け
られたエンコーダ基板11には第５図に示すように、４本
のライン状の導電性パターン11a、11b、11c及び11dが設
けられている。そして、これらのライン状のパターン11
a、11b、11c及び11d上を、４本の導電摺接枝12a、12b、
12c及び12dを有するブラシ12が、カム胴２の回動と共
に、ワイド・フォーカシング域から変倍域を介してテレ
・フォーカシング域へ摺接移動するようになっている。
更に、ブラシ12の摺接枝12a、12b、12c及び12dの基端部
は連結されている。エンコーダ基板11の各パターン11
a、11b、11c及び11dの一端部に端子Ｉ、II、III及びIV
が設けられ、それらの端子Ｉ、II、III及びIVは第６図
に示す回路に接続されている。端子Ｉは端子ａ、抵抗R_I
を介してＶ（ｖ）の直流電源Ｂの陽極に接続されてい
る。端子IIは端子ｂ、抵抗R_IIを介しての直流電源Ｂの
陽極に接続されている。端子IIIは接地されている。端
子IVは端子ｃ、抵抗R_IIIを介して直流電源Ｂの陽極に接
続されている。そして、直流電源Ｂの陰極は端子IIIと
同様に、接地されている。このような回路を接続する
と、端子ａ、ｂ及びｃでの出力は第７図のようになる。
ワイド・フォーカシング域とテレ・フォーカシング域で
の端子ｃでの出力はパルスとなるが、これはエンコーダ
基板11のパターン11dがワイド・フォーカシング域とテ
レ・フォーカシング域では、くし歯状部11e及び11fとな
っているためである。本実施例では、ワイド・フォーカ
シング域のくし歯状部11eとテレ・フォーカシング域の
くし歯状部11fとのピッチとくし歯の段数が異なってお
り、テレ・フォーカシング域の方がピッチが細く、又、
くし歯の段数も多くなっている。そして、エンコーダ13
の端子ａ、ｂ及びｃの出力を検出することによりカム胴
２がどの域にあるかが検知できるようになっている。

次に、本実施例の駆動回路を第８図を用いて説明する。
図において、13はカム胴２がどの域にあるかを検知する
エンコーダ、14は例えば位相差検出方式を用い、デフォ
ーカスの方向とデフォーカス量を検知する測距素子、15
はテレ／ワイド倍率切換スイッチ、16はモータ電源、17
はエンコーダ13、測距素子14及び倍率切換スイッチ15か
らの情報を取込んで、これらの情報に基づいてモータ９
を制御する制御回路である。この制御回路17は、各域に
おいて、第９図に示すモータ９の制御を行う。（イ）は
変倍域でのモータ９の制御方法である。この時、モータ
９は、定電圧により高速駆動される。（ロ）はワイド・
フォーカシング域でのモータ９の制御方法である。この
時、モータ９は、パルス電圧により低速駆動となるが、
前述の定電圧の駆動よりも位置決め精度が向上する。
（ハ）は、テレ・フォーカシング域でのモータ９の制御
方法である。この時、モータ９は、ワイド・フォーカシ
ング域と同様にパルス電圧により低速駆動となるが、望
遠は広角よりも焦点深度が浅くなるので、デューティレ
シオを（ロ）よりも更に小さくし、ワイド・フォーカシ
ング域より更に低速駆動とし、位置決めの精度が更に向
上するようにしている。

次に上記構成の作動を説明する。先ず、倍率切換スイッ
チ15を操作して、望遠又は広角に切換える。すると、制
御回路17はモータ９を定電圧駆動して、レンズ系がテレ
・フォーカシング域又はワイド・フォーカシング域にな
る迄カム胴２を回動させる。次に、被写体のデフォーカ
ス方向とデフォーカス量の情報が測距素子14より制御回
路へ取込まれる。制御回路17は、エンゴーダ13からのカ
ム胴２の位置情報と前述の測距素子14からのデフォーカ
ス方向及びデフォーカス量の情報とにより、カム胴２な
どを方向にどれくらい回動すれば、レンズ系は合焦する
かを演算し、その演算結果に基づいてモータ９を前述の
パルス電圧により駆動させ、合焦位置迄カム胴２を回動
させる。

上記構成によれば、本実施例の多焦点カメラのレンズ系
は副光学系がないので、機構が簡単で、製造工程におけ
る光軸合せ調整も容易で、各焦点でのレンズのＦ値があ
まり変化しない。又、エンコーダ13、測距素子14及び倍
率切換スイッチ15よりの情報を制御回路17に取込み、こ
れらの情報に基づいてモータ９を制御することにより、
オートフォーカスを実現できる。更に、フォーカシング
域と変倍域において、モータ９の駆動をパルス電圧とす
ることによりモータ９の駆動スピードを自在に設定する
ことができ、又、フォーカシング域でのパターン11dの
くし歯部11e、11fのくし歯のピッチ及び段数を換えるこ
とにより、レンズ系の焦点距離に応じて、モータ９の制
御方法及び精度を任意に変更することができる。そし
て、カメラの製品検査時には、レンズを無限焦点の状態
にして、エンコーダ基板11の調整、第１群レンズ5aの微
調整、測距装置の調整を行うが、本実施例では、ワイド
側では、フォーカス枠のスライダ部7aが第１群レンズ移
動用カム溝３のワイド・フォーカシング部3aの端部3eに
当接した状態、又、テレ側ではスライダ部7aがテレ・フ
ォーカシング部3cの無限焦点域3d内にある状態で行え、
保持が容易でそれらの調整が容易に、精度よく行うこと
ができる。

尚、本発明は上記実施例に限るものではない。第１群レ
ンズ移動用カム溝の形状を第10図に示すような第１群レ
ズ移動用カム溝21としても良い。ここでの第１群レンズ
移動用カム溝21は、ワイド・フォーカシング部21a、変
倍部21b、テレ・フォーカシング部21cよりなり、ワイド
・フォーカシング部21aの変倍部21b側端部に、光軸に垂
直な平面上であって、光軸を中心とする円弧状の無限焦
点域21dが設けられ、テレ・フォーカシング部21cの反変
倍部21b側端部21eがワイド側の無限焦点としたものであ
る。更に、第11図に示すような第１群レンズ移動用カム
溝22としても良い。ここでの、第１群レンズ移動用カム
溝22は、ワイド・フォーカシング部22a、変倍部22b、テ
レ・フォーカシング部22cよりなり、ワイド・フォーカ
シング部22aとテレ・フォーカシング部22cの変倍部22b
側端部にそれぞれワイド側の無限焦点域22dとテレ側の
無限焦点域22eを設けたものである。又、モータ９はDC
モータとしていたが限るものではなく、例えばステッピ
ングモータにしても良い。側距素子14も位相差検出方式
としていたが、例えばコントラスト検出方式等でもよ
い。更に、フォーカシングをモータ９による駆動で行っ
ていたが手動式としても良い。そして、固定胴１に第１
群レンズ移動用直進案内溝1e,第３群レンズ移動用直進
案内溝1fを刻設し、カム胴２に第１群レンズ移動用カム
溝3,第３群レンズ移動用カム溝４を刻設したが、逆に、
固定胴１に第１群レンズと第３群レンズの移動用カム溝
を刻設し、カム胴２に第１群レンズと第３群レンズの移
動用直進案内溝を刻設しても、本発明は実現できる。
又、カムピン7a,8bはローラでもよい。更に、直進ガイ
ド手段として、光軸に平行に設置したロッドを用い、カ
ム胴，固定胴の内どちらか一方に前記ロッドを設け、他
方にカム溝を設け、移動レンズ枠を前記ロッドに係合せ
しめても本発明は実現できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、副光学系が不要
で、機構が簡単で、製造工程における光軸合せ調整も容
易で、各焦点でのレンズのＦ値があまり変化しない可変
焦点カメラを実現できる。又、カメラ製品検査時の諸調
整（エンコーダ調整、レンズの微調整、側距装置の調
整）が容易な可変焦点カメラも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明野一実施例を示す斜視図、第２図及び第
３図は第１図におけるレンズ配置を示す図、第４図は第
１図におけるカム胴の展開構成図、第５図は第１図にお
けるエンコーダ基板の平面図、第６図は第１図における
エンコーダ基板に接続される回路図、第７図は第６図に
おける端子a,b,cの各域での出力を示す図、第８図は第
１図における駆動回路図、第９図は第１図における各域
におけるモータ駆動制御を示す図、第10図及び11図は本
発明の他の実施例を示すカム胴の展開構成図である。 １……固定胴、1a……本体部 1b……第２群レンズ固定胴部 1c……マスタレンズ系固定胴部 1d……第１群レンズ移動用直進案内溝 1e……第３群レンズ移動用直進案内溝 ２……カム胴、2a……カム胴ギヤ部 2b……突起 3,21,22……第１群レンズ移動用カム溝 ４……第３群レンズ移動用カム溝 ５……２焦点レンズ、5a……第１群レンズ 5b……第２群レンズ、６……絞り機構 ７……第１群レンズ用枠、7a,8b……カムピン ８……第３群レンズ用枠、8a……支持部 ９……モータ、9a……出力軸 10……減速歯車列 11,21……エンコーダ基板 12……ブラシ、13……エンコーダ 14……測距素子 15……倍率切換スイッチ 16……モータ電源、17……制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のレンズを光軸上に沿って変動させる
   ことにより複数の焦点距離に切換可能な可変焦点カメラ
   であって、固定胴と、該固定胴に回動可能に支持された
   カム胴と、前記複数のレンズを保持する移動レンズ枠と
   を備え、前記固定胴と前記カム胴のどちから一方に、 焦点距離を切り換えるための移動領域； 該移動領域の両端に連設され、前記複数の焦点距離のう
   ちの１つに対応したフォーカシング領域； 前記移動領域両端の、前記移動領域と前記フォーカシン
   グ領域との間の連設部分のうち、少なくとも一方に設け
   られ、光軸方向にレンズ群を移動させず、かつ連接され
   たフォーカシング領域の無限焦点域に相当する領域； の３種類の領域よりなり、更に、前記移動レンズ枠が係
   合するカム溝を刻設し、 他方に、前記移動レンズ枠を光軸に沿って平行に案内す
   る直進ガイド手段を設け、 前記カム胴を回動させることにより変倍とフォーカシン
   グとを行うようにしたことを特徴とする可変焦点カメ
   ラ。