JPH0833510B2 - 焦点距離が切換可能なレンズ構体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はレンズ構体、更に詳しくは、焦点距離を切
換えることのできるレンズ構体に関する。

［従来の技術］ カメラ用レンズにおいて、焦点距離が可変のものは種
々知られているが、そのタイプは、焦点距離が連続して
可変するズームタイプと、いくつかの代表的な焦点距離
を選択して切換える切換タイプに大別することができ
る。ここで、切換タイプの中では、単一のレンズ群を光
軸方向へ移動させるもの、標準状態の光学系にコンバー
ジョンレンズを挿入するもの、独立した光学系を複数有
するものなどが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ このうち、コンバージョンレンズを挿入するタイプの
光学系においては、コンバージョンレンズを退避させる
ための特別なスペースを必要とし、しかも３種以上の焦
点距離を設定する場合には２種以上のコンバージョンレ
ンズを設けなくてはならなかった。

この発明は、このような点に鑑み、コンバージョンレ
ンズ、特にフロントコンバージョンレンズを使用するタ
イプのレンズ構体において、標準状態の光学系に単一の
コンバージョンレンズ群を３種の位置で付加設定するこ
とにより、小型・軽量ながらワイド、スタンダード、テ
レの３種の焦点距離を設定することができ、より一層コ
ンパクトな構成とすることのできるレンズ構体を提供す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明のレンズ構体は、単一の焦点距離で撮影可能
な第１の光学系の被写体側に変倍用の第２の光学系を有
するレンズ構体において、光軸を180°転置させること
により変倍効果が反転する第２の光学系を第１の光学系
の固定枠に対して回動自在に支持し、かつ、第２の光学
系の光軸が第１の光学系の光軸に一致する第１の位置、
第２の光学系の光軸が第１の光学系の光軸に直交する第
２の位置および上記第１の位置を180°転置させた第３
の位置で第２の光学系を停止させることのできる変倍用
切換手段が設けられている。

［作用］ 変倍用切換手段により第２の光学系が第１の位置にあ
るときはワイド、第２の位置にあるときは第２の光学系
が第１の光学系の光路上から退避してスタンダード、第
３の位置にあるときはテレとなり、３種の焦点距離の状
態を切換えにより設定することができる。

［実施例］ 第１図はこの発明をビデオカメラ用レンズ鏡筒に適用
した一実施例の断面図である。ここで、光学系として
は、レンズL₁,L₂よりフロントコンバージョンレンズ群
（以下、変倍群とする）、レンズL₃,L₄,L₅により固定レ
ンズ群（以下、固定群とする）、レンズL₆,L₇,L₈により
フォーカスレンズ群（以下、フォーカス群とする）が形
成され、このうち、変倍用レンズL₁,L₂を除いたレンズL
₃〜L₈の６枚で標準状態の光学系が形成されている。

固定群であるレンズL₃,L₄,L₅は、支持枠10にばねリン
グ29により保持され、同支持枠10のフランジ先端に形成
された嵌合部10aにより固定枠１に位置決めされた状態
で、ビス32により固定されている。また、固定枠１と支
持枠10のフランジの間にはオートアイリス４が挟持さ
れ、上記ビス32の固定によりオートアイリス４は固定枠
と支持枠10間に一体に保持されている。

フォーカス群であるレンズL₆,L₇,L₈は、レンズL₇とL₈
間にスペーサ26を介しばねリング30にてフォーカス枠５
に保持されている。このフォーカス枠５は固定枠１の内
周に摺動自在に嵌合している。さらに、フォーカス枠５
にはフォーカスピン19が植設され、同フォーカスピン19
は固定枠１の移動溝1aを貫通し固定枠１の外でフォーカ
スレバー20に係合している。

レンズL₆〜L₈のフォーカス群の後方で、固定枠１には
素子枠２が嵌合してビス33により固定されている。素子
枠２には水晶フィルター等を含むフィルター18、弾性を
有する押えゴム17、結像面に位置するCCD（電荷結合素
子）３および素子押え16が前方よりこの順序で配置さ
れ、素子押え16が不図示の部材により固定枠１に固定さ
れている。

以上が撮像素子であるCCD3からレンズL₃までの構成で
あり、これにより標準状態の光学系が完成している。

次に、固定枠１の前部にはレンズL₁,L₂の変倍群を支
持する平板部1bが設けられているが、平板部1b上には軸
15が固定され、この軸15にはギヤ12が回転自在に保持さ
れている。また、ギヤ12の上には回転板７が設けられて
いて、ギヤ12と回転板７は一体に回転するよう固定され
ている。

ここで第１図におけるIV-IV線に沿う断面に相当する
第４図と、III-III線に沿って一部分を断面とした第３
図とを参照すると、ギヤ12と一体的に回転する回転板７
は側面から見てコの字状に形成され、第４図に示すよう
にシャフト14,シャフト25の両端を支持可能な形状とな
っている。つまり、第１図に示すように、シャフト14の
両端は回転板７の立ち上り部に形成された嵌合部7a,7b
により支持され、かつ、めくら状の嵌合部7aの端面でシ
ャフト14の一方の端面が規制されている。嵌合部7b側に
位置するシャフト14の他方の端面はシャフト14を嵌合部
7bに挿入後、押え板11により規制されている。シャフト
25についても同様の構成とされている。なお、押え板11
はビス31により回転板７に固定されている。

また、シャフト14,25上には変倍群にあたるレンズL₁,
L₂が位置しているが、変倍用レンズL₁は凹レンズからな
り、変倍用レンズL₂は凸レンズからなっている。変倍用
凹レンズL₁をばねリング27にて固定して支持したレンズ
枠８には、第７図に示すように、シャフト14に摺動自在
に嵌合する嵌合部8b、シャフト25に摺動自在に嵌合する
嵌合部8cおよび後述するカム板６との接触部となる突起
部8aが形成されている。よって変倍レンズ枠８、即ち、
レンズL₁はシャフト14、シャフト25により位置決めされ
ている。変倍レンズ枠９も上記変倍レンズ枠８と構造は
類似であり、両変倍レンズ枠8,9は対称の形状を呈して
いる。そして、変倍レンズ枠９は同じくばねリング28に
より変倍用凸レンズL₂を固定して支持し、シャフト14、
シャフト25により位置決めされている。さらに、シャフ
ト14の外周には、コイルばね23が設けられ、同ばね23の
弾撥習性により変倍レンズ枠８の変倍レンズ枠９に対し
て互いが遠去かる方向へ付勢力を与えている。

変倍レンズ枠９の突起部9aと接触する位置には、第４
図に示すような形状のカム板６が設けられ、同カム板６
は、正面図である第２図に示すようにビス34により支持
枠10に固定されている。

回転板７と一体に回転するギヤ12には第３図に示すよ
うにギヤ13が噛合し、同ギヤ13に固定された変倍ピン21
が変倍レバー22に係合している。なお、ギヤ13は固定枠
１に固定された軸24により回転自在に支持されている。

次に、以上のように構成されたレンズ鏡筒の作用につ
いて説明する。

第１図〜第４図に示す状態は、上記ビデオカメラ用レ
ンズ鏡筒のワイド・無限遠時を示している。このレンズ
鏡筒は３種の焦点距離状態に切換可能である。ここで、
３種の焦点距離状態とは、レンズL₁,L₂からなる変倍群
を撮影光軸より退避させてレンズL₃〜L₈の光学系のみに
よって得られるスタンダード状態と、変倍群を２種の異
なる方向より、レンズL₃〜L₈の光学系の前方へ付加させ
て得られるワイド状態およびテレ状態をいう。

今、上記レンズ鏡筒において、無限遠から至近距離に
向けてフォーカシングを行なう場合は、第1,3図に示す
フォーカスレバー20を不図示の部材にて前方へ移動させ
る。これによりフォーカスピン19が固定枠１の移動溝1a
内を前方へ移動し、フォーカスピン19と一体にレンズ
L₆,L₇,L₈からなるフォーカス群が前方へ移動する。な
お、この際の外部からのフォーカスレバー20の操作はオ
ートフォーカス、マニュアルのいずれにも対応可能であ
ることはいうまでもない。

次に、上記レンズ鏡筒をワイドからスタンダードへ切
換える場合の動作について述べる。第３図において、変
倍レバー22を矢印ａで示す前方へ不図示の部材により移
動させると、変倍レバー22に係合して規制された変倍ピ
ン21は変倍レバー22のフォーク状溝にガイドされて移動
するので変倍ピン21と一体のギヤ13は第３図において時
計方向の回転を行なう。ギヤ13の回転はギヤ12に伝達さ
れ、これによりギヤ12と一体の回転板７を回転させよう
とする。ここで回転板７は第４図に示すように変倍レン
ズ枠９の突起部9aがコイルばね23によりカム板６の凹部
6aに付勢されることで回転方向の位置決めが行なわれて
いるので、一定以下の回転力では回転を行なわない。つ
まり、変倍レバー22を操作する力が一定値以上になる
と、突起部9aがカム板６のカム部6bに規制されながらコ
イルばね23の付勢力に抗してシャフト14の外周を移動
し、これにより回転板７は回転可能となる。

第５図は、回転板７がある角度回転してワイドとスタ
ンダードの中間に相当する位置に至った状態である。こ
の第５図に示す状態では、変倍レンズ枠９はカム板６に
より変倍レンズ枠８の方向へ移動させられ変倍用レンズ
L₁とL₂の間隔は第４図に示した状態より短くなってい
る。これにより変倍レンズ枠９および変倍用レンズL₂と
支持枠10が接触することなく回転できることになる。ま
た、第５図に示す状態では、変倍レンズ枠９はカム部6b
によりコイルばね23の付勢力に抗して移動しているた
め、第５図に示す状態で、変倍レバー22の操作力を除去
すれば、回転板７は第４図に示す状態に復帰することは
当然である。

変倍レバー22を第５図に示す状態よりさらに操作する
と、変倍レンズ枠９の突起部9aはカム板６の変曲点6dを
越え凹部6cに向かう。そして、突起部9aが凹部6cに達し
て安定した状態が第６図に示されるスタンダードの状態
である。第６図に示す状態においては、変倍レンズ枠８
の突起部8aも変倍レンズ枠９の突起部9aと同様にカム板
６の凹部6eにコイルばね23により付勢されて当て付くた
め、回転板７は両端で位置規制されることになる。ここ
で第６図に示す状態においては、変倍群をなすレンズ
L₁,L₂の光軸はレンズL₃〜L₈の光学系の光軸と垂直にな
るので、変倍群はレンズL₃〜L₈の光学系による光路上か
らは退避した状態となり、レンズL₃〜L₈の光学系に対し
て全く影響を及ぼさない状態となる。よって、第６図に
示す状態が上記レンズ鏡筒において変倍群を除外したス
タンダードの状態となるわけである。

次に、上記のスタンダードの状態からテレの状態へ切
り換える場合には、変倍レバー22を上述したように、ワ
イドの状態からスタンダードの状態へ切り換えたのと同
方向へさらに操作する。すると、回転板７は第６図に示
した状態よりさらに時計方向へ回転を行なおうとする。
これにより、ワイドの状態からスタンダードの状態への
切換時の変倍レンズ枠９の移動を司っていた突起部9aは
カム板６から離脱するが、変倍レンズ枠８の突起部8aが
カム板６の変曲点6gを通りカム部6fに沿って移動し、変
倍レンズ枠８を移動させ、変倍レンズ枠９の突起部9aが
行なった動作と類似の動作を行なう。そして、突起部8a
がカム板６の凹部6aにコイルばね23により付勢されて当
て付き、この安定した状態になると、同状態では変倍群
の光軸とレンズL₃〜L₈による光学系の光軸が一致し、前
述したワイドの場合と較べて、変倍用凹レンズL₁と変倍
用凸レンズL₂の位置が完全に入れ替っており、このレン
ズ鏡筒におけるテレ状態となる。なお、この状態から、
変倍レバー22を矢印ａとは逆の方向に作動させれば、回
転板７は上記と逆回転を行ない、テレ状態からスタンダ
ード状態さらにはワイドの状態へと順次切換が行なわれ
ることは言うまでもない。

第８図は、上記変倍レンズ枠８の変形例を示す。すな
わち、上記変倍レンズ枠８の代わりに第８図に示す形状
の変倍レンズ枠108を用いてもよい。この変倍レンズ枠1
08には第９図に実線で示すように正面から見て樽型形状
を呈した変倍用レンズL₁₀が用いられる。なお、第９図
において、一点鎖線L₁₀₁は通常の円形レンズの輪郭を表
わし、破線L₁₀₂は一点鎖線L₁₀₁の輪郭に内接する、撮像
素子と相似な長方形を表わしている。つまり、この変形
例の変倍用レンズ形状は撮像素子の形状を考慮し、各収
差を劣化させない程度に不要部を削除した形状となって
いる。また、第８図において、変倍レンズ枠108のレン
ズ支持部は第９図に示す変倍用レンズL₁₀の形状に対応
した形状となっており、固定はばねリング27の代わりに
接着にて行なわれる。その他の突起部108a,嵌合部108b,
108cは、それぞれ対応する前記変倍レンズ枠８の突起部
8a,嵌合部8b,8cと同等である。変倍用凹レンズを支持す
る変倍レンズ枠108はこのように構成されているが、さ
らに、変倍用凸レンズを支持するもう一方の前記変倍レ
ンズ枠９に対応する図示しない変倍レンズ枠も変倍レン
ズ枠108と類似な形状となっている。

前述したように、カム板６のカム部6b,6fは前記変倍
レンズ枠８が回転時に支持枠10と干渉しないように設け
られているが、この変形例では、変倍用レンズL₁₀を樽
型とすることで、変倍レンズ枠108を第８図に示すよう
に横幅の狭い形状にできるため、回転時の退避量、つま
り、カム板６のカム部6b,6fによる変倍レンズ枠108のリ
フト量を小さくすることが可能になり、操作性が向上す
る。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明によれば、フロントコン
バージョンレンズ群（変倍群）を回転自在に設け、これ
により変倍群を両方向から使用可能とすることでワイド
状態およびテレ状態の効果を出し、かつ中間位置で、変
倍群が変倍群以外の光学系による光路に干渉することの
ないスタンダード状態の位置を設けることにより１つの
変倍群で３種の焦点距離の切換を可能としている。ま
た、変倍群の回転に伴って変倍が行なわれるので、変倍
群を光路外へユニットごと退避させることが不要であ
り、そのため機構およびスペースも不要となり、コンパ
クトな焦点距離切換可能なレンズ構体を得ることができ
る。さらに、変倍群の回転時には、片側の変倍用レンズ
および変倍レンズ枠は他の光学系の支持枠などと干渉し
ないよう退避する構造となっているため、変倍群と支持
枠の間隔を特に広くする必要がなく、より一層コンパク
トな構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すレンズ構体のワイド
・無限遠状態の縦断側面図、 第２図は、上記第１図に示すレンズ構体の正面図、 第３図は、上記第１図中のIII-III線に沿う底面図、 第４図は、上記第１図中のIV-IV線に沿う横断平面図、 第５図は、上記レンズ構体のワイド状態からスタンダー
ド状態への切換途中の、上記第４図に対応した横断平面
図、 第６図は、上記レンズ構体のスタンダード状態におけ
る、上記第４図に対応した横断平面図、 第７図は、上記レンズ構体の変倍群の一方の変倍レンズ
枠の斜視図、 第８図は本発明のンズ構体に用いられる変倍群の一方の
変倍レンズ枠の変形例を示す斜視図、 第９図は、上記第８図の変倍レンズ枠に用いられる変倍
用レンズの形状を示す正面図である。 ６……カム板（規制部材）（変倍用切換手段） ７……回転板（支持部材）（変倍用切換手段） 8,9,108……変倍レンズ枠（変倍用切換手段） 23……コイルばね（弾性部材）（変倍用切換手段） L₁……変倍用凹レンズ（第２の光学系） L₂……変倍用凸レンズ（第２の光学系） L₃〜L₈レンズ（第１の光学系） 12,13……ギヤ（変倍切換部材） 21……変倍ピン（変倍切換部材） 22……変倍レバー（変倍切換部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の焦点距離で撮影可能な第１の光学系
   と、 凹レンズと凸レンズにより構成されていて、上記第１の
   光学系より被写体側に設けられ、光軸を180°転置させ
   ることにより変倍効果が反転する第２の光学系と、 この第２の光学系を上記第１の光学系の固定枠に対して
   回動自在に支持し、少なくとも、この第２の光学系の光
   軸が第１の光学系の光軸に一致する第１の位置、第１の
   光学系の光軸に直交して第２の光学系が第１の光学系の
   光路上から退避する第２の位置および上記第１の位置を
   180°転置させた第３の位置で上記第２の光学系を停止
   させるための、 上記第２の光学系の各レンズにそれぞれ一体的に設けら
   れた変倍レンズ枠を第２の光学系の光軸方向に移動自在
   に載置して支持する支持部材と、この支持部材を上記第
   ２の光学系が上記第１、第２および第３の位置を通るよ
   うに回動させる変倍切換部材と、上記支持部材に設けら
   れていて上記第２の光学系の両レンズの間隔を増加させ
   る方向に対して付勢力を有する弾性部材と、上記両レン
   ズの変倍レンズ枠に摺接し、上記支持部材が上記変倍切
   換部材により回動して上記第１、第２および第３の位置
   以外の位置にあるとき上記弾性部材の付勢力に抗して上
   記両レンズの間隔を減少させる規制部材とを有してなる
   変倍用切換手段と、 を具備してなることを特徴とする焦点距離が切換可能な
   レンズ構体。