JPH07199026A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の光学装置よりも安価なコストの光学装
置を提供する。 【構成】 駆動リング１１９の回転によりカム筒１１７
のカムピン１１７ｄが固定筒１１８のカム溝１１８ａの
中を摺動していくことによりカム筒１１７が回転しなが
ら繰り出していくと、１群レンズ１０２、２群レンズ１
０６、絞り装置１０５、３群レンズ１０４、４群レンズ
１１４がカム筒１１７のカム溝１１７ａ〜１１７ｃによ
って繰り出されるが、フォーカスレンズである２群レン
ズ１０６はカム筒１１７とともに繰り出す直進筒１１６
のカム溝１１６ａにより駆動されるリング１１３からカ
ムリング１０８のカム溝１０８ａと２群枠１０７のカム
ピン１０７ａを介して駆動され、１群及び４群との相対
間隔変化に応じた移動量を与えられる。従って合焦動作
時に２群及び３群レンズの合焦繰り出し量の算出が簡単
であり、高精度の焦点検出センサも要しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラ等の光学装置に関
し、特にズームレンズ機構を有するレンズ非交換型カメ
ラ等の光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のレンズ非交換型カメラすなわちコ
ンパクトカメラではズームレンズ鏡筒を有しているもの
が多くなっている。該カメラ（一般にズームカメラと称
されているので、以下にはズームカメラと記載する）の
鏡筒構造（レンズ駆動機構）としては、次のような２種
のものが採用されている。

【０００３】（１）各レンズ群を保持するレンズ保持枠
毎に公知のカムピンを設け、該カムピンを公知のカムリ
ングのカム溝に相対摺動可能に嵌合させるとともに固定
筒に貫設した軸方向溝にも各カムピンを相対摺動可能に
嵌合させ、該カムリングを回転させることにより全レン
ズ保持枠を各カムピンを介して各カム溝の形状に応じて
光軸方向に移動させて変倍動作（ズーミング）を行なわ
せるレンズ駆動機構。

【０００４】（２）変倍機構は前記（１）と同じである
が、フォーカスレンズ群をその前後いずれかのレンズ群
に光軸方向移動可能に保持し、該フォーカスレンズ群と
その前後いずれかのレンズ群とのズーミング時の間隔変
化を焦点距離検出手段により検出された値から算出し、
測距手段により検出された被写体距離に合焦させるため
の繰り出し量を該算出値に加えた位置まで該フォーカス
レンズ群を駆動する、いわゆる電子制御カム方式のレン
ズ駆動機構。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した公知のカメラ
の鏡筒構造（レンズ駆動機構）には次のような問題点が
あった。

【０００６】（１）前項の（１）に記載した、全レンズ
群をカムリングで変倍駆動するレンズ駆動機構では、撮
影光学系の倍率が高くなるにつれてズーミングに必要な
レンズ群が増加するのでレンズ鏡筒が非常に大型化して
重量も重くなり、また、カムリングのカム溝も増えるた
めカムリングの設計及び加工のコストが高くなる。ま
た、沈胴式カメラの場合（現在のズームカメラのほとん
どが沈胴式構造であるが）、レンズ群の数が増加する
と、鏡筒の沈胴時に多数のカムピンがカメラボディ内に
入り込んでくることになり、そのために大きなスペース
をカメラボディ内に設けなくてはならず、従って鏡筒の
みならずボディも大型化してしまう。

【０００７】（２）前項の（２）で説明した、電子制御
カム方式のズームレンズ鏡筒構造の場合は、ズーミング
の際に変倍レンズ群とその前後のレンズ群との相対間隔
変化を厳密に検出する必要があるため焦点距離検出セン
サとして高精度で高価なものが必要であるばかりでな
く、フォーカスレンズ群の移動位置を算出するためのマ
イクロコンピュータのソフトウェアが複雑になるため、
（１）の機械式に比べて製造コストが高いという問題点
がある。

【０００８】従って、本発明の目的は、前述した従来の
カメラの問題点を解決し、撮影光学系の倍率が高くなっ
ても鏡筒部及びカメラボディの大型化や大重量化を招か
ず、また、インナーフォーカス方式のレンズ駆動機構よ
りははるかに安価なコストで製造できるレンズ駆動機構
を有したカメラ等の光学装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、ズーミング
の際にレンズ群間の相対間隔変化に連動するレンズ群を
設けることにより、小型であるとともに合焦動作の際の
レンズ位置制御のためのソフトウェアが複雑にならず、
従って製造コストも比較的に安価なレンズ駆動機構を有
する光学装置を実現した。

【００１０】

【実施例】以下に図を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】＜実施例１＞図１及び２を参照して本発明
の第１実施例を説明する。

【００１２】図１は本実施例のカメラ鏡筒構造において
光学系がワイド（広角）に設定されている状態、図２は
光学系がテレ（望遠）に設定されている状態、をそれぞ
れ示している。

【００１３】同図において、１２０はカメラ外装体に形
成された筒状の鏡筒収容部、１１９は該鏡筒収容部１２
０内で回転のみ可能に配置された駆動リング、である。
駆動リング１１９の外周面には不図示のズーム用モータ
のモータピニオンと図外の減速ギア列を介して噛み合っ
ているギヤ部１１９ｂが形成されており、また、該リン
グ１１９の内周面にはそのほぼ全長に渡って一条の軸方
向溝１１９ａが刻設されている。

【００１４】該リング１１９の内側には固定筒１１８が
配置され、該固定筒１１８は不図示のカメラ本体に固着
されている。固定筒１１８の内周面にも一条の軸方向溝
１１８ｂが刻設されており、また、固定筒１１８の周面
の前端部近傍にはカム溝１１８ａが貫設されている。

【００１５】固定筒１１８の内側には軸方向移動及び回
転動可能なカム筒１１７が配置され、該カム筒１１７の
先端はカメラ外装体の鏡筒収容部１２０から前方へ突出
している。カム筒１１７の内周面にはテーパー状もしく
はＶ形横断面形状の３本のカム溝１１７ａ及び１１７ｂ
並びに１１７ｃが刻設されており、また、固定筒１１８
のカム溝１１８ａに相対摺動可能に係合するとともに駆
動リング１１９の軸方向溝１１９ａにも相対摺動可能に
嵌合したカムピン１１７ｄが突出している。更に、該ピ
ン１１７ｄと一体の小径のカムピン１１７ｅが該カム筒
１１７の内周面から突出し、該カムピン１１７ｅは後述
の直進筒１１６の周方向溝１１６ｂと相対回転可能に係
合している。

【００１６】カム筒１１７の内側には非回転直進移動す
る直進筒１１６が配置され、該直進筒１１６の先端は周
方向溝１１６ｂとカムピン１１７ｅとの係合によりそれ
以上は前方に移動できないように阻止されており、ま
た、該筒１１６の後端にはカム筒１１７の後端に向き合
う外向きフランジ部１１６ｃが形成されており、前記外
向きフランジ部１１６ｃの一部は固定筒１１８の内周の
軸方向溝１１８ｂに相対軸方向摺動可能に嵌合する摺動
駒１１６ｄとなっている。従って、直進筒１１６は固定
筒１１８に対しては相対回転不可能であり、また、カム
筒１１７に対しては相対回転可能であるが相対的軸方向
移動は不可能となっている。更に、直進筒１１６にはそ
のほぼ全長に渡って一条の軸方向溝１１６ｅが貫設され
ており、該軸方向溝１１６ｅには後述の１群レンズ保持
筒１０１のカムピン１０１ａ及び後述の２・３群保持筒
１０９のカムピン１０９ａ並びに後述の４群レンズ保持
枠１１５のカムピン１１５ａが相対軸方向摺動可能に嵌
合している。

【００１７】直進筒１１６の内側には１群レンズ１０２
を保持している１群レンズ保持筒１０１（以下には１群
保持筒と記載する）が配置され、該１群保持筒１０１の
後端には前述したカムピン１０１ａが突設され、該カム
ピン１０１ａは直進筒１１６の軸方向溝１１６ｅに相対
摺動可能に嵌合するとともにカム筒１１７の内周面のカ
ム溝１１７ａに係合している。カムピン１０１ａはカム
溝１１７ａの横断面形状と同じ傾斜のテーパー状もしく
はＶ字形横断面形状を有している。

【００１８】１群保持筒１０１の内側には、２群レンズ
１０６及び３群レンズ１０４並びに公知の絞り装置１０
５を担持して光軸方向に移動する２・３群及び絞り装置
保持筒１０９が配置され、該保持筒１０９の後端に設け
られたカムピン１０９ａは直進筒１１６の軸方向溝１１
６ｅに相対摺動可能に嵌合するとともにカム筒１１７の
カム溝１１７ｂに係合している。カムピン１０９の横断
面形状もまた、前記カム溝１１７ｂの横断面形状と同じ
くＶ字形もしくはテーパー状となっている。

【００１９】前記保持筒１０９の内側には、前端部に絞
り装置１０５を担持するとともに後方の筒状部が３群レ
ンズ保持筒となっている絞り装置地板兼３群レンズ保持
筒１０３が配置されており、該保持筒１０３の前端部下
方に突出する脚部に貫設された光軸方向の孔にはブッシ
ュ１１０が嵌着されており、該ブッシュ１１０内には前
記保持筒１０９に固定された光軸方向のガイドバー１１
１が相対摺動可能に挿入されている。すなわち、該保持
筒１０３は前記ガイドバー１１１に沿って光軸方向に該
保持筒１０９に対して相対的に軸方向移動可能となって
いる。なお、１１２は該保持筒１０９の前端面に固定さ
れた前カバーであり、前記ガイドバー１１１は前端部を
前カバー１１２に固定され、後端を該保持筒１０９の後
部フランジ１０９ｂに固定されている。

【００２０】該保持筒１０３の筒状部の前方部分には軸
方向溝１０３ａが貫設されており、また、該筒状部分の
外周面には周方向の突条部１０３ｂが形成されている。
また、該保持筒１０３の筒状部の中には筒状の２群レン
ズ保持枠１０７が嵌装されており、該保持枠１０７の外
周面に突設されたカムピン１０７ａが前記保持筒１０３
の軸方向溝１０３ａに相対摺動可能に嵌合するとともに
前記カムリング１０８の内周面のカム溝１０８ａに係合
している。このカムピン１０７ａもまた、該カム溝１０
８ａとともにテーパー状もしくはＶ字形の横断面形状を
有している。

【００２１】絞り装置地板兼３群レンズ保持筒１０３の
筒状部の外周に嵌装された２群制御用カムリング１０８
は、その内周面にテーパー状もしくはＶ字形横断面形状
のカム溝１０８ａを有するとともに前記保持筒１０３の
外周面の周方向突条部１０３ｂと相対摺動可能に嵌合す
る周方向溝１０８ｃを有している。

【００２２】従って、該保持筒１０３は２群保持枠１０
７に対して相対的に軸方向移動可能であり、カムリング
１０８に対しては相対回転可能であるが相対的軸方向移
動は不可能になっている。

【００２３】該保持筒１０３は不図示の合焦用モータに
より光軸方向に駆動されるようになっており、合焦動作
時には該保持筒１０３が保持筒１０９上でガイドバー１
１１に沿って光軸方向にうごかされることによって合焦
が行なわれ、その際、２群レンズ１０６と３群レンズ１
０４と絞り装置１０５が一体で光軸方向に動かされる。

【００２４】前記保持筒１０９の後部フランジ１０９ｂ
の背後には短い２群駆動リング１１３が配置され、該リ
ング１１３の後部外周に設けられたテーパー状のカムピ
ン１１３ｂは前記直進筒１１６の内周面のテーパー状カ
ム溝１１６ａに係合し、該リング１１３の前端の突部１
１３ａはカムリング１０８の後端部外周面に形成された
軸方向切欠き部（すり割り部）１０８ｂに軸方向相対移
動可能に挿入されている。従って、該リング１１３は回
転方向にはカムリング１０８と一体になって回転可能で
あるが、軸方向にはカムリング１０８に対してわずかに
相対軸方向移動可能となっている。

【００２５】１１５は第４群レンズ１１４を保持してい
る４群レンズ保持枠で、該保持枠１１５は直進筒１１６
内で最後部の位置に配置され、その外周部に突設された
テーパー状カムピン１１５ａは直進筒１１６の軸方向溝
１１６ｅに相対軸方向移動可能に嵌合するとともにカム
筒１１７の内周面のテーパー状カム溝１１７ｃに係合し
ている。

【００２６】次に、前記構造において、前記各部が図１
のワイド状態から図２のテレ状態に変化する時の動作を
説明する。

【００２７】図１の状態において駆動リング１１９のギ
ヤ部１１９ｂに図外の減速ギア列を介して噛み合ってい
る不図示のモータピニオンにより該リング１１９が回転
されると、該リング１１９の軸方向溝１１９ａに嵌合し
ているカムピン１１７ｄを介してカム筒１１７は回転ト
ルクを受けるのでカムピン１１７ｄは固定筒１１８のカ
ム溝１１８ａのリードの方向に沿って移動すると同時に
該リング１１９の軸方向溝１１９ａに沿っても移動し、
その結果、カム筒１１７は回転しつつ光軸方向に繰り出
される。そして、カム筒１１７に対して相対回転は可能
であるが相対軸方向移動は不可能な直進筒１１６はカム
筒１１７とともに繰り出されていくが回転はしない。

【００２８】カム筒１１７が回転されると、カム筒１１
７のカム溝１１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃに係合してい
るカムピン１０１ａ，１０９ａ，１１５ａを介して１群
保持筒１０１、２・３群レンズ及び絞り装置保持筒１０
９、４群保持枠１１５がそれぞれのカム溝により決定さ
れている量だけ非回転でカム筒１１７に対して相対的に
繰り出されていく。

【００２９】一方、直進筒１１６に対して保持筒１０９
が光軸方向にくり出されることにより、カム溝１１６ａ
に係合しているカムピン１１３ｂを介してリング１１３
には回転力が与えられる。これは、カム溝１１６ａが光
軸方向に沿って回転位相が変化する螺旋状の溝であるた
め、カムピン１１３ｂはカム溝１１６ａの長手方向に沿
って滑ると同時に回転方向のトルクを受けて回転される
からである。このため、該リング１１３と回転方向では
一体化しているカムリング１０８が回転され、該リング
１０８のカム溝１０８ａに係合しているカムピン１０７
ａを介して２群保持筒１０７は該カム溝１０８ａにより
決定されている軸方向移動量だけ繰り出されることにな
る。

【００３０】以上のような各部の動作の結果、テレ状態
になった時には図２のようになる。

【００３１】前記の如き４群構成のズームレンズでは、
合焦動作に関連するレンズは２群レンズ１０６と３群レ
ンズ１０４であり、本実施例の鏡筒構造では、合焦動作
時に絞り装置１０５とともに２群レンズ１０６及び３群
レンズ１０４が保持筒１０３とともに不図示のフォーカ
ス用モータにより一体に移動されるが、該カムリング１
０８の後端部に形成された軸方向溝１０８ｂと２群駆動
リング１１３の突部１１３ａは光軸方向に相対摺動可能
に係合しているので合焦動作に支障は生じない。

【００３２】本実施例の構造では、２群レンズ１０６が
絞り装置１０５及び３群レンズ１０４と連動するように
カム溝１１６ａが形成されているので、前述の公知の電
子制御カム方式よりも合焦動作のためのレンズ位置制御
が複雑にならず、しかも前記方式と同じく中玉で合焦動
作をする構造であるため、レンズ鏡筒を大型化すること
なく、しかも合焦位置制御のための複雑なソフトウェア
や高精度の焦点距離検出センサを必要とせず、安価なコ
ストで製造することができる。

【００３３】＜実施例２＞図３は本発明の第２の実施例
を示すカメラの撮影レンズ鏡筒を表わす要部断面図であ
る。本実施例における撮影光学系は１群レンズ３０１、
２群レンズ３０２、３群レンズ３０３、４群レンズ３０
４から構成される４群ズームレンズである。１群レンズ
３０１、３群レンズ３０３、４群レンズ３０４は、その
内周面にテーパー状カム溝３０５ａを有するカムリング
３０５及び該カムリング自身を光軸方向にくり出すこと
によりズーミングされる差動ズーム機構である。（特願
平５−２０９９３０号）２群レンズ３０２は２群レンズ
保持部材３０６に保持されており、該保持部材３０６の
外周部には先端がテーパー形状のカムピン３０６ａが設
けられている。該カムピン３０６ａは公知の絞り部材３
０７の移動面の一端面を撮影光線が通過可能なように覆
うべく構成された羽根押さえ部材３０８に形成された光
軸方向溝部３０８ａに摺動自在に係合するとともに、そ
の先端テーパー部は、２群カムリング３０９の内周面に
形成されたテーパー状カム溝３０９ａに摺動可能に係合
している。今、前述の差動ズーム機構により１群レンズ
３０１、３群レンズ３０３、４群レンズ３０４がズーミ
ングされると、１群レンズ３０１と３群レンズ３０３と
の相対空気間隔が変化する。この時、１群レンズ鏡筒３
１０と前記２群カムリング３０９の相対空気間隔も変化
する。２群カムリング３０９は前記羽根押さえ部材３０
８に設けられた係合用突部３０８ｂの作用により、回転
のみ可能なように係合保持されており、その外周部に設
けられたテーパー状カムピン３０９ｂは、前記１群レン
ズ鏡筒３１０の内周面に形成されたテーパー状カム溝３
１０ａと摺動自在に係合しているので、前述の相対空気
間隔変化により２群カムリング３０９は光軸回りに回転
する。この回転により２群カムリング３０９の内周面に
形成されたテーパー状カム溝３０９ａの作用で２群レン
ズ３０２が３群レンズ３０３に対して光学設計上定めら
れた位置に駆動される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ズーミングにより発生するレンズ群とレンズ群、または
レンズ群と他部材との相対間隔変化に連動して他のレン
ズ群を変倍駆動するようにレンズ駆動機構が構成されて
いるので、前述の公知の電子制御カム方式のレンズ駆動
機構の如き高精度の焦点距離検出センサを必要とせず、
また、フォーカスレンズ群の移動必要量を算出するため
のソフトウェアを複雑なものとする必要がないので、従
来の光学装置よりも製造コストが安価で、且つ、小型で
軽量の光学装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の光学装置のレンズ機構の
縦断面図で、画角が広角に設定されている状態を示した
図。

【図２】該レンズ機構において画角が狭角に設定されて
いる状態を示した図。

【図３】本発明の第２実施例の光学装置のレンズ機構を
示した縦断面図で、画角が狭角に設定されている状態を
示した図。

【符号の説明】

１０１…１群レンズ保持筒 １０２…１群レン
ズ １０３…絞り装置地板兼３群レンズ保持筒 １０４…３群レンズ １０５…絞り装置 １０６…２群レンズ １０７…２群レン
ズ保持枠 １０８…カムリング １０９…絞り装置及び２・３群レンズ保持筒 １１０…ブッシュ １１１…ガイドバ
ー １１２…前カバー １１３…２群駆動
リング １１４…４群レンズ １１５…４群レン
ズ保持枠 １１６…直進筒 １１７…カム筒 １１８…固定筒 １１９…駆動リン
グ １２０…カメラ外装体の鏡筒収容部 １１９ａ，１１８ｂ，１１６ｅ，１０３ａ…軸方向溝 １１９ｂ…ギヤ部 １１７ａ，１１７ｂ，１１７ｃ，１１６ａ，１１８ａ，
１０８ａ…カム溝 １０１ａ，１０９ａ，１１５ａ，１１３ｂ，１０７ａ…
カムピン １１６ｂ，１０８ｃ…周方向溝 ３０１…１群レン
ズ ３０２…２群レンズ ３０３…３群レン
ズ ３０４…４群レンズ ３０５…カムリン
グ ３０６…２群レンズ保持部材 ３０７…絞り部材 ３０８…羽根押さえ部材 ３０９…２群カム
リング ３１０…１群レンズ鏡筒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つ以上の光学要素を光軸に
   沿って移動させることによって焦点距離を変化させる構
   造の変倍機構を有している光学装置において、 変倍動
   作による該光学要素と他部材との相対間隔変化に連動し
   て変倍駆動される少なくとも一つのレンズ群を有してい
   ることを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 該光学要素がレンズ群もしくは絞り部材
   であることを特徴とする請求項１の光学装置。