JPH071329B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はズームレンズを使用した変倍光学装置に関す
る。

複写機等画像形成装置の変倍光学装置として従来から用
いられているものに固定焦点レンズを使用したものがあ
る。所が固定焦点レンズを使用した光学系では変倍時に
は等倍時に比べて必然的に光路長が長くなつてしまうた
めにレンズ位置を変位させるとともに光学系を構成する
ミラーの内の１〜２個を変位させ光路長を補正する必要
がある。光路長補正の方法としては原稿台固定型の複写
機を例にとると移動光学ミラーを変位させる方法と固定
ミラーを変位させる方法とがある。しかしこのいずれの
方法についてもミラーの変位量とレンズ移動量との対応
をとらねばならないため精密で複雑な機構を必要とす
る。さらに予め予測されるミラー変動量を見越したスペ
ースを設けておかねばならず装置が大型化してしまう。

これに対してズームレンズを使用した光学系ではスペー
ス的にはレンズ位置の変位のみで光学光路長は各倍率に
対して変動しないので装置の小型化につながるという利
点がある。さらにその結果ミラー位置は各倍率で変位し
ないので機構そのものも簡素化される。

所が、ズームレンズは各変倍時にそれに合つた焦点距離
にしなければならない。即ち、レンズ変倍位置とともに
焦点距離もその倍率に合うように変動させる必要があ
る。

本発明は、上記に鑑みなされたもので、レンズ位置を変
動させると同時にレンズの焦点距離も連動して変動させ
ることが可能なズームレンズを使用した複写機の変倍光
学装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の光学装置は、周面
にギヤ部を備えたズームリングが回動することで固定鏡
筒に設けられたカム溝に沿ってカラーが光軸方向に移動
しカラーと一体の可動レンズが光軸方向に移動するズー
ムレンズと、ズームレンズを支持するレンズ支持部材
と、レンズ支持部材を所定の方向に案内する案内軸を備
えた第１の案内手段と、ズームリングのギヤ部と係合す
るラックと、ラックをズームレンズの移動と同時に第１
の案内手段の案内方向と交差する方向に案内する第２の
案内手段と、を有し、ズームレンズとラックが夫々の案
内方向に同時に移動することでズームレンズとラックの
相対位置が変化してズームリングが回動することを特徴
とする。

つぎに、本発明を実施例に基づき、図面を参照して説明
する。

第１図はズームレンズを使用した複写機の光学系の１実
施例である。

ケースＡの上面に原稿が置かれる原稿台ガラス１があ
り、ケースＡ内の原稿台ガラス１の端部下方（図では左
下）には照明ランプ２が配設される。照明ランプ２の近
傍に第１ミラー３、第２ミラー４、および第３ミラー５
が配置される。

照明ランプ２および第１ミラー３は一体的に矢印×方向
に移動し、第２ミラー４および第３ミラー５は一体的に
第１ミラー２の1/2の速度で同方向に移動する。さらに
ケースＡにはズームレンズ６、固定ミラー７、および感
光ドラム８が配置され、これら各部材（3,4,5,7）は光
路_１→l₂→l₃→l₄→l₅を形成するように配置される。
ズームレンズ６は光路l₄に、感光ドラム８は光路l₅の末
端に置かれる。これら各部材（2,3,4,5,6,7）よりなる
光学系によつて原稿像は感光ドラム８上に投影される。
この光学系において、ズームレンズ６は等倍複写時のレ
ンズ位置を示し、レンズ位置6aおよび6b（破線で示す）
はそれぞれ拡大および縮小時のレンズ位置を示す。第１
図から判るように各変倍時に対してレンズ位置のみが変
動しミラー位置は変動しない。

第２および３図を参照して本発明に用いられるズームレ
ンズの１実施例について説明する。

ズームレンズ11は、基本的には固定鏡筒12、その内部に
嵌入された２個の内筒13a,13b、この内筒13a,13bにそれ
ぞれ装着された２個のカラー14a,14bおよび外筒12の外
面に嵌合されたズームリング15で構成される。このズー
ムレンズ11は透過型であるため内筒13aおよび13bは各倍
率に対して対称位置に配置されている。固定鏡筒12には
長手中央に対称の位置に長手方向に傾斜し周方向に延び
る２つのカム溝11aおよび11bが全く対称形に設けられ
る。カラー14aおよび14bはそれぞれカム溝11aおよび11b
に沿つて移動できるように形成され、さらにズームリン
グ15に対称位置に穿設された長溝15aおよび15b内にもそ
れぞれ入り込んでいる。カラー14aは内筒13aに、カラー
14bは内筒13bに固定されている。ズームリング15の外周
の一部にはギヤ部15cが形成されている。

上述したように構成することにより、ズームリング15が
固定鏡筒12上を回転すると前述したカム溝11a及び11bに
沿つてカラー14a及び14bが動くために内筒13a及び13bの
位置が変位する。こうして固定鏡筒12に支持されたレン
ズ12aおよび12bと内筒13a,13bに支持されたレンズ13
a′,13a″および13b′,13b″との空間距離がそれぞれ変
つて各変倍時のピントが保証される。即ち、レンズ全体
の位置変動に対応してズームリング15の回転量を一定量
回転させてやれば各変倍時の倍率とピントが同時に保証
されることになる。第2,3図に示すズームレンズ11はカ
ム溝11a及び11bが始端から終端に到るまで連続的にピン
トが合うように設定されている。

第４ないし６図を参照して、第2,3図で説明したズーム
レンズ11を使用した複写機の変倍装置の１実施例につい
て説明する。

ズームレンズ11はレンズ支持部材21に２本のねじ22a,22
bにより固定されている。レンズ支持部材21は案内軸23
上を軸受24a及び24bを介して滑らかに案内される。案内
軸23はその両端を基台25に固設された軸支え板26及び27
により支持されている。レンズ支持部材21の他端にはコ
ロ28が摺動可能に配設され、コロ28は基台25上を滑らか
に転がることができる。

レンズ支持部材21の下部21aには一本のワイヤー29が両
端でループ状に固定されている。ループ状ワイヤー29の
一端側は軸支持板26に固設された軸30上を滑らかに回転
するガイドプーリ31を介して駆動プーリ32に固定的に巻
きつけられ、さらに他端側はプーリ板33に固設された軸
34上を滑らかに回転するガイドプーリ35によつて案内さ
れている。従つて、駆動プーリ32の回転によりレンズ支
持部材21は案内軸23に沿つて移動する。第４図から明ら
かなように、駆動プーリ32の時計方向回転によりレンズ
支持部材21は図中左方向に、プーリ32の反時計方向回転
によりレンズ支持部材21は図中右方向に駆動される。レ
ンズ支持部材21にはセンサ板46が配設されており、また
基台25にはセンサ47が固設されている。駆動プーリ32は
基台25に配設された支持台36に固設された軸37上を滑ら
かに回転する。支持台36にはさらにステツピングモータ
（パルスモータ）38が固定され、その出力軸にはウオー
ムギア39が固設されている。ウオームギア39はウオーム
ホイール40と噛み合い、ウオールホイル40は軸37上を駆
動プーリ32と一体的に回転する。従つてモータ38の回転
はウオームギア39、ウオームホイール40を介して駆動プ
ーリ32に伝達される。その結果レンズ11は案内軸23に沿
つて案内される。レンズ支え部材21には４個のガイドコ
ロ41a,41b,41c,41dが回転可能に配設され、ラツク42を
滑らかに且つ遊びなく案内できるようになつている。ラ
ツク42の片端（図では下端）にはピン43を固設された板
44が固定されている。ピン43は基台25に固設されたカム
板45の溝45a内を滑らかに摺動する。

即ち、モータ38の回転によりレンズ支持部材21が案内軸
23に沿つて案内されるとそれに伴ないピン43はカム板45
の溝45aに沿つて案内される。第４図から明らかなよう
に案内軸23とカム板45とは一定の角度をもつて配設され
ているのでレンズ支持部材21の左右方向の動きに伴ない
ラツク42は上下方向に変位する。

さて第2,3図に示したズームレンズ11のズームリング15
の外周の一部にはギア部15cが設けられている。ギア部1
5cは第５図から明らかなようにラツク42のギア部42aと
噛み合つている。従つてレンズの動きとともに連続的に
ラツク42の支持部材21に対する位置が変位し、その結果
ズームリング15が回転させられる。こうして変倍時にレ
ンズ位置が変位するとそれに伴ないズームリングも連動
して必要量回転し常にピントを最適に合わせることがで
きる。

第2,3図で述べたように本実施例のズームレンズは各変
倍時に連続的にピントが合うようにカム溝11a,11bが設
けられているのでこのカム溝11a,11bと一定の相関関係
を持たせて案内軸23とカム板45との角度を設定してやれ
ば連続無段階変倍機構を構成することができる。

第４図を参照して、実際の変倍動作の例について述べ
る。今操作部等（図示しない）から所定の倍率が選択さ
れたとすると、まずモータ38がレンズ支持部材21を図中
左方に動かすように回転する。レンズ支持部材21にはセ
ンサ板46が配設されており、このセンサ板46が基台25に
固設されたセンサ47を遮蔽するまでモータ38は回転し続
ける。センサ板46がセンサ47を遮蔽するとモータ38の回
転は停止し、レンズ支持部材21は慣性力によりさらに左
方向に進む。モータ38を一定時間停止させた後、今度は
逆方向にモータを回転させる。この時レンズ支持部材21
はすぐに右方向に前進しない。即ちウオームギア39とウ
オームホイール40との間の遊び、ラツク42とガイドコロ
41a,41b,41c,41dとの間の遊び等が先ず吸収される。全
ての遊びの吸収が終つた時点からレンズ支持部材21は右
方向に進み始める。センサ板46がセンサ47を開放した時
点（これを基準点とする）からモータ38は予め決められ
た必要パルス数分だけ回転する。ここでいう必要パルス
数とは選択された変倍率に対応する位置にレンズを移動
させるための基準点からの距離に相当するものである。
次に他の倍率が選択されたとき前述と同様の動作をして
新しいレンズ位置が決定される。

第４図に示した実施例ではラツクに対してレンズを組付
けるときにはラツク42の歯先とズームリングの歯先とが
干渉しないようにピン43の位置は板44と共にラツク長手
方向に調整可能となつている。即ちレンズを組付ける際
にはラツクの歯先とズームリング歯先が干渉した場合ズ
ームリングを回わしてしまうと倍率とピントの関係に狂
いを生じるのでズームリングを固定したままラツクを長
手方向に動かさねばならない。この時ピン43とラツク42
とが完全に一体化されていると動きがとれないためにピ
ン43とラツク42との結合を一時的に開放してやる必要が
ある。

第６図を用いてこの関係を詳述する。前述したようにピ
ン43は板44に一体的に結合されている。ラツク42には端
部に長穴42bが設けられており、ピン43はこの長穴42bを
通してカム板45のカム溝45a内を摺動案内される。また
板44には長穴44aがありこの長穴44aを通してねじ48は板
44とラツク42とを結合している。ねじ48をゆるめればラ
ツク42は長穴42bの範囲内を左右方向（第６図に於て）
に移動可能である。

こうしてズームリング15とラツク42との歯先干渉が生じ
た場合にはズームリング15を回転させることなくラツク
42のみを移動させてギアの噛み合いを保証することがで
きる。ラツク42とズームリング15との噛み合いが保証さ
れた後ねじ48を締結すればラツク42の変位に伴ないズー
ムリング15を連動して回転させることができる。

上述したラツク42の長穴42bは他の用途にも使用可能で
ある。例えば光学組立て調整時に於て、レンズ中心位置
を出すために、レンズ11をレンズ支持部材21に対して平
行移動させる（第４図に於て図面の上下方向にレンズを
動かす）場合にもズームリングを回転させる訳にはいか
ないのでこの場合にもねじ48を緩めてレンズ平行移動量
に見合う量ラツクを動かすことができる。レンズの中心
位置出しが終了した時点でねじ48は締結することはいう
までもない。

以上説明したように、本発明によれば、簡単なラツク・
ピニオン機構を採用して、レンズ位置を変動させると同
時にレンズの焦点距離も連動して変化させ、すなわちズ
ームレンズのピント合わせと、レンズ変倍位置合わせと
を連動して行なうことができる。

本発明実施例では無段階変倍光学装置について述べてき
たが、特にこれに限定されるものでなく、複数段の有段
階変倍光学装置についても同一の機構を採用することが
できる。その際必要に応じてレンズ固定鏡筒のカム溝お
よびピン43が案内されるカム板45のカム溝形状を変更し
てやるだけで良い。

【図面の簡単な説明】 第１図はズームレンズを使用する変倍複写機の構成略示
図、第２図は本発明に使用するズームレンズの斜視図、
第３図は第２図の縦断面図、第４図は本発明の側面図、
第５図および第６図は第４図の部分詳細図である。 11…ズームレンズ 15…ズームリング 15c…ギヤ部 21…レンズ保持部材 23…案内軸 24a,24b…軸受 29…ワイヤ 32…駆動プーリ 39…ウオームギヤ 40…ウオームホイール 42…ラツク 45…カム板 45a…カム溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周面にギヤ部を備えたズームリングが回動
   することで固定鏡筒に設けられたカム溝に沿ってカラー
   が光軸方向に移動しカラーと一体の可動レンズが光軸方
   向に移動するズームレンズと、ズームレンズを支持する
   レンズ支持部材と、レンズ支持部材を所定の方向に案内
   する案内軸を備えた第１の案内手段と、ズームリングの
   ギヤ部と係合するラックと、ラックをズームレンズの移
   動と同時に第１の案内手段の案内方向と交差する方向に
   案内する第２の案内手段と、を有し、ズームレンズとラ
   ックが夫々の案内方向に同時に移動することでズームレ
   ンズとラックの相対位置が変化してズームリングが回動
   することを特徴とする光学装置。