JPH1152209A - レンズ駆動装置およびこれを備えた光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一物体距離に対するフォーカスレンズの合
焦のための移動量が焦点距離によって異なるズームレン
ズにおいて、ズーミング時のピント移動量が許容量に収
まるようにするためには構造が複雑化し易い。 【解決手段】 レンズVIを光軸方向に駆動するレンズ駆
動装置において、特にズーミング時に、上記レンズを３
つのカム２ｂ，２ｃ，４ａの合成作用により、つまりは
３つのカム曲線ｇ，ｇｚ，ｋの合成線に沿って駆動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズをカムによ
り光軸方向に駆動するレンズ駆動装置に関し、さらには
同一物体距離に合焦するためのフォーカスレンズの移動
量が焦点距離によって異なるリアーフォーカスまたはイ
ンナーフォーカス方式を採用したレンズ駆動装置に関す
るものである。

【０００２】、レンズ系がコンパクトで迅速なフォーカ
シングを可能とした、例えば一眼レフカメラやスティル
カメラに好適なズームレンズのズームミング及びフォー
カシング機構に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】一眼レフカメラ等におけるズームレンズ
のフォーカス方式としては、第１群レンズでフォーカシ
ングを行ういわゆる前玉フォーカス方式が一般的であ
る。この方式は、同一物体距離に対するフォーカスレン
ズの繰り出し量がズーム位置によらず一定であるため、
鏡筒構造を簡単にできるという利点がある。但し、高変
倍ズームレンズに用いたとき、近距離撮影時の周辺光量
を確保するために前玉レンズの外径を大きくする必要が
あり、レンズ系の小型化の妨げとなるという欠点があ
る。

【０００４】また、他のフォーカス方式として、リヤー
フォーカス方式やインナーフォーカス方式が提案されて
いる。これら方式は、ズームレンズやフォーカスレンズ
を比較的小型軽量に構成することができるため、オート
フォーカスカメラに用いると迅速なフォーカシングが可
能となる等の利点があり、またレンズ系全体を小型化で
きるといった利点がある。但し、これらフォーカス方式
は、特定の物体にフォーカスしても、多くの場合ズーミ
ングを行うとズーム位置毎にピントが合うフォーカスレ
ンズの光軸上の位置が異なるために、ピント移動を起こ
す。このためズーミングに応じてフォーカスレンズの位
置を移動させてフォーカス調整しなければならないとい
う欠点がある。

【０００５】そこで、特開昭５８−２０２４１６号公報
には、光学的にフォーカスレンズの移動量が全ズーム範
囲にわたり一定となるように近軸配置を設定して、ズー
ミングに伴うピント移動を補正するズームレンズが提案
されている。但し、この公報提案の方式は、近軸屈折力
配置の制約が厳しいため、レンズ系全体の大型化を招く
傾向があった。

【０００６】この点、特開平３−２３５９０８号公報に
て提案されているフォーカス方式は、フォーカスレンズ
の移動に関してフォーカスカムと補正カムの２つのカム
を用意し、任意の物体距離に合焦している状態からズー
ミングする際にフォーカスカムと補正カムにより合成さ
れた曲線上を移動することでピント移動を補正してい
る。そして、この方式は、メカ的にズーミングによるピ
ント移動を補正しているため、光学的には近軸配置の自
由度が増し、レンズ系の小型化を達成可能である。

【０００７】また、特開平２−２５６０１１号公報、特
開平４−２９３００８号公報、特開平５−１４２４７５
号公報、特開平６−１７５０２３号公報および特開平６
−１８０４２３号公報等にはいずれも、メカ的にズーミ
ングによるピント移動を補正する方式が提案されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−２３５９０８号公報、特開平２−２５６０１１号公
報、特開平４−２９３００８号公報および特開平５−１
４２４７５号公報にて提案の方式は、いずれも２つのカ
ム曲線を用いてズーミングによるピント移動を補正する
ものであり、光学系によってはズーミング時のピント移
動量を許容範囲に収めることが困難になる場合がある。

【０００９】また、特開平６−１７５０２３号公報およ
び特開平６−１８０４２３号公報にて提案の方式では、
フォーカシング時に複数のレンズ群を移動させるいわゆ
るフローティングフォーカスに２つのカム曲線を用いて
ズーミングによるピント移動を補正するものであり、構
造が複雑化し易いという問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、特に同一物体距離に対
するフォーカスレンズの合焦のための移動量が焦点距離
によって異なるズームレンズに好適であり、簡単な構造
でズーミング時のピント移動量が許容量に収まるように
したズーミング、フォーカシング機構を実現可能なレン
ズ駆動装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆
動装置において、特にズーミング時に、上記レンズを３
つのカムの合成作用により、つまりは３つのカム曲線の
合成線に沿って駆動するようにして、２つのカムの合成
作用により（２つのカム曲線の合成線に沿って）駆動す
る場合に比べてより良好にズーミング時のピントずれを
補正することができ、比較的簡単な構造でズーミング時
のピント移動量を許容量内に収めることができるように
している。

【００１２】具体的には、レンズ駆動用操作手段の回転
角に比例した量をパラメータｐ、レンズの光軸方向位置
をパラメータｘとしたときに、関数ｇ（ｐ）で表される
第１のカム曲線と、関数ｇｚ（ｐ）で表される第２のカ
ム曲線と、関数ｋ（ｘ）で表される第３のカム曲線とを
設定し、上記パラメータＰの無限遠物体から至近物体ま
での変化量をΔｆ、上記パラメータＰの広角端から望遠
端までの変化量をΔｚとしたときに、 ０．５＜｜Δｆ／Δｚ｜＜２ の条件を満足するようにレンズ駆動装置を構成してい
る。

【００１３】なお、上記発明は、レンズにおける同一物
体距離に合焦するための移動量が焦点距離によって異な
るリアーフォーカスまたはインナーフォーカス方式のズ
ームレンズに適する。

【００１４】また、上記発明において、ズーミング時に
レンズを物体側および像側のうち一方に単調に駆動する
構成として、ズーミング時のピント移動を良好に補正で
きるようにするのが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態） （数値実施例１）図１および図２には、本発明の第１実
施形態であるズームレンズ（光学機器）を示している。
図１は、広角端における各レンズの断面を示しており、
図２は広角端から望遠端へのズーミング時の各群レンズ
の移動軌跡を示している。この実施形態にて用いられて
いる第１群〜第６群レンズＩ〜VIは、図５に示す数値実
施例１に対応して作られている。

【００１６】なお、数値実施例１において、ｒｉ（１，
２，３…）は物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率半
径、ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚または空気間
隔、ｎｉとｖｉは第ｉ番目のレンズの屈折率とアッベ数
である。またａ，ｂ，ｃ，ｄ，…は非球面係数であり、
非球面の形状は、光の進行方向を正とし、光軸に垂直方
向な高さをＹとし、レンズ面の光軸中心からレンズ面ま
での光軸に平行な方向の長さをＸとしたとき、

【００１７】

【数１】

【００１８】となる。

【００１９】また、図１，２中、Ｓは絞り、ＳＰはフレ
アーカット絞りである。このフレアーカット絞りは、ズ
ーミング時、口径を変化させながら物体側に移動する。

【００２０】本実施形態では、図２に示すように、広角
端から望遠端へのズーミングに際して第１群〜第６群レ
ンズＩ〜VIはそれぞれ、ズーム用操作部材（図示せず）
の回転量に対して非直線的に物体側へ移動し、このうち
第３群レンズIII と第５群レンズＶは一体的に移動す
る。

【００２１】物体距離無限遠から至近へのフォーカシン
グは、第６群レンズVIを像側に移動させて行う。本実施
形態では、同一物体距離へのフォーカシングのための移
動量は焦点距離により変化する。図６には、物体距離無
限遠での各レンズ群の移動量を示している。

【００２２】次に、第６群レンズVIのフォーカシング駆
動およびズーミング駆動を行うレンズ駆動機構（レンズ
駆動装置）について説明する。

【００２３】図３には、上記レンズ駆動機構の構造を側
面視にて模式的に示しており、この図において、第６群
レンズ群VIは、ズーミング時及びフォーカシング時に光
軸方向に移動する。図４には、上記レンズ駆動機構を平
面視にて展開状態で示している。

【００２４】これらの図において、１は固定筒であり、
２は光軸方向への移動および光軸回りでの回転が可能な
フォーカスカム筒である。このフォーカスカム筒２に
は、カム曲線ｇを有するフォーカスカム２ｂとカム曲線
ｇｚを有する補正カム２ｃとが形成されている。フォー
カスカム２ｂには、第６群レンズ群VIと一体的に光軸方
向に移動するレンズ保持枠に形成されたフォーカスピン
５が嵌合しており、補正カム２ｃには、固定筒１に形成
された固定ピン１ａが嵌合している。

【００２５】３は不図示のズーム用操作環の回転操作に
応じて、光軸方向定位置にて光軸回りでテレ（Ｔ）側と
ワイド（Ｗ）側に回転可能なズームカム筒である。この
ズームカム筒３には光軸方向に延びる直進ガイド溝３ａ
が形成されている。この直進ガイド溝３ａには、フォー
カスカム筒２に形成された連結ピン２ａが嵌合してい
る。

【００２６】４は不図示のフォーカス用操作環の回転操
作に応じて、光軸方向定位置にて光軸回りで無限遠
（∞）側と至近側に回転可能なフォーカスキーである。
このフォーカスキー４には、カム曲線ｋを有するキーカ
ム４ａが形成されており、このキーカム４ａには、前述
のようにフォーカスカム２ｂに嵌合しているフォーカス
ピン５が嵌合している。

【００２７】このように構成されたレンズ駆動機構にお
いて、任意のズーム位置にてフォーカシングを行うため
にフォーカス用操作環を回転操作すると、これに応じて
フォーカスキー５が回転する（なお、このときフォーカ
スカム筒２は固定状態にある）。これにより、フォーカ
スピン５（第６群レンズ群VI）は、キーカム４ａとフォ
ーカスカム２ｂの双方に沿って、つまりはキーカム４ａ
とフォーカスカム２ｂの合成作用により光軸方向に移動
する。言い換えれば、第６群レンズ群VIは、２つのカム
曲線ｇ，ｋの交点を結んだ曲線（合成線）に沿って移動
する。

【００２８】次に、任意の物体距離に合焦した状態から
ズーミングする場合について説明する。ズーム用操作環
を回転操作すると、これに応じてズームカム筒３が回転
する（このときフォーカスキー４は固定状態にある）。
ズームカム筒３の回転は、連結ピン２ａを介してフォー
カスカム筒２に伝達され、これを同じ方向に回転させ
る。このとき、補正カム２ｃと固定ピン１ａとの嵌合作
用によりフォーカスカム筒２は光軸方向に移動する。そ
して、フォーカスカム筒２が光軸方向に移動すると、フ
ォーカスカム２ｂとフォーカスピン５との嵌合作用によ
り第６群レンズ群VIが光軸方向に移動する。すなわち、
ズーミング時においては、第６群レンズ群VIは、フォー
カスカム２ｂと補正カム２ｃとキーカム４ａの合成作用
により光軸方向に移動する。言い換えれば、第６群レン
ズ群VIは、２つのカム曲線ｇ，ｋの交点を結んだ曲線に
もう１つのカム曲線ｇｚを加算合成した曲線（合成線）
に沿って移動する。

【００２９】なお、本実施形態では、ズーミング時に第
６群レンズVIがキーカム４ａに沿って物体側又は像側に
単調に移動するので、ズーミング時のピント移動を良好
に補正することができる。

【００３０】そして、本実施形態では、ズーミングによ
るピント移動が実用上許容できる大きさになるように、
フォーカスカム２ｂのカム曲線ｇと補正カム２ｃのカム
曲線ｇｚとキーカム４ａのカム曲線ｋが計算されてい
る。

【００３１】図７には、光学系の近軸配置より計算され
た広角端、物体無限遠における第６群レンズVIの位置を
基準とした、各焦点距離、各物体距離での第６群レンズ
VIの光軸方向位置を示しており、符号は光の進行方向を
正としている。この移動を実現するためのカム曲線ｇ，
ｇｚ，ｋは、ズーム用操作環及びフォーカス用操作環の
回転角に比例した量をパラメータｐとし、第６群レンズ
VIの光軸方向位置をパラメータｘとしたとき、 ｇ（ｐ）＝ａ１×ｐ＋ａ２×ｐ² ＋… ｇｚ（ｐ）＝ｂ１×ｐ＋ｂ２×ｐ² ＋… ｋ（ｘ）＝ｃ１×ｘ＋ｃ２×ｘ² ＋… という関数で表される。

【００３２】ここで、パラメータｐは基準を広角端かつ
物体無限とし、広角端から望遠端までのズーム操作部材
の回転角を１に正規化している。また、パラメータｘは
基準を広角端かつ物体無限としたときの第６群レンズVI
の光軸方向位置であり、符号は光の進行方向を正として
いる。さらに、ｋ（ｘ）はパラメータｐと同次元の量で
ある。

【００３３】また、上記関数中、ａ１，ａ２…，ｂ１，
ｂ２…，ｃ１，ｃ２…は係数であり、具体的数値を図８
に示す。また、図９には上記３つのカム曲線の合成線に
沿った第６群レンズVIの各焦点距離、各物体距離で移動
量を示す。さらに、図１０には、各物体距離でのパラメ
ータｐと焦点距離及び各レンズ群のズーミング時のピン
トずれ量を示す。

【００３４】本実施形態では、さらに良好にピントずれ
量を補正するために下記条件式（１）を満足している。

【００３５】０．５＜｜Δｆ／Δｚ｜＜２ …（１） （但し、ΔｆはパラメータＰの無限遠物体から至近物体
までの変化量、ΔｚはパラメータＰの広角端から望遠端
までの変化量） ここで、上記条件式の下限値を越えると、変倍の際のシ
フト量に対するフォーカス量の比率が下がり、変倍によ
ってカムの作動点が大きく変化するためにフォーカスカ
ム２ａのオーバーラップ量が少なくなってピントずれ量
が大きくなる傾向がある。また、上限値を越えると、フ
ォーカスカム２ａの展開長が長くなり、フォーカス筒２
にカム溝を形成するのが困難となる。

【００３６】（数値実施例２）図１１には、図１２に示
す数値実施例２に対応して第１群〜第６群レンズＩ〜VI
を作った場合の広角端における各レンズの断面と、広角
端から望遠端へのズーミング時の各群レンズの移動軌跡
とを示している。

【００３７】また、図１３には、物体距離無限遠での各
レンズ群の移動量を示し、図１４には光学系の近軸配置
より計算された広角端、物体無限遠における第６群レン
ズVIの位置を基準とした、各焦点距離、各物体距離での
第６群レンズVIの光軸方向位置を示している。また、図
１５には、上記３つのカム曲線の合成線に沿った第６群
レンズVIの各焦点距離、各物体距離で移動量を示してい
る。さらに、図１６には、各物体距離でのパラメータｐ
と焦点距離及び各レンズ群のズーミング時のピントずれ
量を示す。

【００３８】なお、本実施形態では、フォーカスレンズ
が第６群レンズVIのみである場合について説明したが、
本発明はフォーカスレンズが複数群ある場合、すなわち
フローティングフォーカス方式のズームレンズにおいて
も有効である。また、本実施形態におけるカム曲線を部
分的に変更し、ズーミング時のピントずれを無視してマ
クロ撮影用のカムを構成することも可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズを３つのカムの合成作用により、つまりは３つの
カム曲線の合成線に沿って駆動するようにしているの
で、特に同一物体距離に対する合焦のためのレンズ移動
量が異なる場合に、２つのカムの合成作用により（２つ
のカム曲線の合成線に沿って）駆動する場合に比べて、
より良好にズーミング時のピントずれを補正することが
でき、比較的簡単な構造でズーミング時のピント移動量
を許容量内に収めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるズームレンズ（数
値実施例１）における広角端でのレンズの断面図であ
る。

【図２】上記ズームレンズの近軸配置と広角端から望遠
端へズーミングする際の各群レンズの移動軌跡とを示す
概略図である。

【図３】上記ズームレンズのレンズ駆動機構の断面模式
図である。

【図４】上記レンズ駆動機構の平面展開模式図である。

【図５】上記数値実施例１の具体的数値を示した表図で
ある。

【図６】上記ズームレンズにおける各群レンズのズーミ
ング時の移動量を示す表図である。

【図７】上記ズームレンズにおける各焦点距離、各物体
距離での光学系の近軸配置より計算された第６群レンズ
の移動量を示す表図である。

【図８】上記レンズ駆動機構におけるフォーカスカム曲
線係数、補正カム曲線係数、フォーカスキー曲線係数を
示す表図である。

【図９】上記ズームレンズにおける各焦点距離、各物体
距離でのカムにより合成された第６群レンズの移動量を
示す表図である。

【図１０】上記ズームレンズにおけるズーミング時のピ
ントずれ量を示す表図である。

【図１１】上記第１実施形態であるズームレンズ（数値
実施例２）における広角端でのレンズの断面図と、広角
端から望遠端へズーミングする際の各群レンズの移動軌
跡とを示す概略図である。

【図１２】上記数値実施例２の具体的数値を示した表図
である。

【図１３】上記ズームレンズ（数値実施例２）における
各群レンズのズーミング時の移動量を示す表図である。

【図１４】上記ズームレンズ（数値実施例２）における
各焦点距離、各物体距離での光学系の近軸配置より計算
された第６群レンズの移動量を示す表図である。

【図１５】上記ズームレンズ（数値実施例２）における
各焦点距離、各物体距離でのカムにより合成された第６
群レンズの移動量を示す表図である。

【図１６】上記ズームレンズ（数値実施例２）における
ズーミング時のピントずれ量を示す表図である。

【符号の説明】

１ 固定筒 ２ フォーカスカム筒 ２ｂ フォーカスカム ２ｃ 補正カム ３ ズームカム筒 ４ フォーカスキー ４ａ フォーカスキーカム ５ フォーカスピン Ｉ〜VI 第１群〜第６群レンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動
   装置において、 前記レンズを、３つのカムの合成作用により駆動するこ
   とを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 【請求項２】 ズーミング時に前記レンズを前記３つの
   カムの合成作用により駆動し、フォーカシング時に前記
   レンズを前記３つのカムのうち２つのカムの合成作用に
   より駆動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ
   駆動装置。
3. 【請求項３】 前記レンズにおける同一物体距離に合焦
   するための移動量が、焦点距離によって異なることを特
   徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 【請求項４】 ズーミング時に前記レンズを物体側およ
   び像側のうち一方に単調に駆動することを特徴とする請
   求項１から３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
5. 【請求項５】 レンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動
   装置において、 前記レンズを、３つのカム曲線の合成線に沿って駆動す
   ることを特徴とするレンズ駆動装置。
6. 【請求項６】 ズーミング時に前記レンズを前記３つの
   カム曲線の合成線に沿って駆動し、フォーカシング時に
   前記レンズを前記３つのカム曲線のうち２つのカム曲線
   の合成線に沿って駆動することを特徴とする請求項５に
   記載のレンズ駆動装置。
7. 【請求項７】 前記レンズにおける同一物体距離に合焦
   するための移動量が、焦点距離によって異なることを特
   徴とする請求項５又は６に記載のレンズ駆動装置。
8. 【請求項８】 ズーミング時に前記レンズを物体側およ
   び像側のうち一方に単調に駆動することを特徴とする請
   求項５から７のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
9. 【請求項９】 レンズ駆動用操作手段の回転角に比例し
   た量をパラメータｐ、前記レンズの光軸方向位置をパラ
   メータｘとしたときに、関数ｇ（ｐ）で表される第１の
   カム曲線と、関数ｇｚ（ｐ）で表される第２のカム曲線
   と、関数ｋ（ｘ）で表される第３のカム曲線とを有し、 前記パラメータＰの無限遠物体から至近物体までの変化
   量をΔｆ、前記パラメータＰの広角端から望遠端までの
   変化量をΔｚとしたときに、 ０．５＜｜Δｆ／Δｚ｜＜２ の条件を満足することを特徴とする請求項５から８のい
   ずれかに記載のレンズ駆動装置。