JP3066541B2 - ２群構造のズームレンズ装置 - Google Patents

２群構造のズームレンズ装置

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JP3066541B2
JP3066541B2 JP3004539A JP453991A JP3066541B2 JP 3066541 B2 JP3066541 B2 JP 3066541B2 JP 3004539 A JP3004539 A JP 3004539A JP 453991 A JP453991 A JP 453991A JP 3066541 B2 JP3066541 B2 JP 3066541B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スチルカメラやビデオ
カメラなどに用いられる２群構造のズームレンズ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ズーム光学系の構成がシンプ
ルで、コンパクト化が図れる２群構造のズームレンズが
知られている。
【０００３】２群構造のズームレンズとして種々の構成
のものがあるが、被写界側から正レンズ群と負レンズ群
を順に配列したものでは、そのフォーカシングの違いに
よって下記の３方式に分類できる。
【０００４】まず負レンズ群をズーミング時の位置に停
止したままで、正レンズ群を駆動させてフォーカス制御
を行うフロントフォーカシング方式(以下、フロント方
式という)がある。
【０００５】このフロント方式では、ズーミングの時
に、正レンズ群を図５に示す無限遠距離(∞)時の移動曲
線ａ1に従って移動させ、同時に負レンズ群を移動曲線
ｂ1に従って移動させることにより焦点距離を、低倍率
側(ＷＩＤＥ側)から高倍率側(ＴＥＬＥ側)の任意の焦点
距離に設定し、フォーカシングの時に、負レンズ群をズ
ーミング位置に停止させたままで正レンズ群のみを無限
遠距離時の位置から最至近距離時の位置の間で移動(移
動曲線ａ1部分の斜線範囲)させることにより焦点合せが
行われる。
【０００６】また、正レンズ群をズーミング時の位置に
停止したままで、負レンズ群を駆動させてフォーカス制
御を行うリアフォーカシング方式(以下、リア方式とい
う)がある。
【０００７】このリア方式では、図６に示すように、ズ
ーミングの時に、正レンズ群を移動曲線ａ2に従って、
また負レンズ群を移動曲線ｂ2に従って移動させること
で、任意の焦点距離に設定し、フォーカシングの時に、
負レンズのみを無限遠距離時の位置から最至近距離時の
位置の間で移動(移動曲線ｂ2部分の斜線範囲)させるこ
とにより焦点合せが行われる。
【０００８】さらに正レンズ群と負レンズ群とを駆動さ
せてフォーカス制御を行う全体繰出フォーカシング方式
(以下、全体繰出方式という)がある。
【０００９】この全体繰出方式では、図７に示すよう
に、ズーミングの時に、正レンズ群を移動曲線ａ3に従
って、また負レンズ群を移動曲線ｂ3に従って移動させ
ることで、任意の焦点距離に設定し、フォーカシングの
時に、両レンズ群を無限遠距離時の位置から最至近距離
時の位置の間で移動(移動曲線ａ3，ｂ3部分の斜線範囲)
させることにより焦点合せが行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、カメラの携
帯性の向上と撮影条件の拡大を図るためには、コンパク
ト化と変倍比を大きくすることが設計上の重要なポイン
トとなる。具体的には、カメラ内のフィルム面から撮影
レンズ先端までの長さを小さくしてコンパクト化を図
り、かつ変倍比を大きくすることが考えられる。
【００１１】そこで上記の各方式を考察すると、フロン
ト方式と全体繰出方式では、ズームＴＥＬＥ時には正レ
ンズ群は、最至近撮影の場合に図５，図７のＬ1，Ｌ3の
ようにさらに繰り出されることになり、フォーカス時を
含めたフィルム面Ｆからの長さが長くなる。
【００１２】一方、リア方式では、上述のような正レン
ズ群の繰り出しがなく、図６に示すようにフォーカス時
を含めたフィルム面Ｆと負レンズ群との距離Ｌ2がゼロ
になることが、撮影レンズ先端とフィルム面Ｆまでの長
さの最小限界である。
【００１３】また各方式で撮影レンズ先端とフィルム面
Ｆまでの長さが同じであるとすると、フロント方式と全
体繰出方式では、ＴＥＬＥ側での正レンズ群の繰り出し
量が少なくなって正レンズ群と負レンズ群との間隔
Ｇ1，Ｇ3が広くなり、リア方式に比べて長い焦点距離に
することができない。
【００１４】一方、リア方式では、負レンズ群をフィル
ム面に近づける(Ｌ2を短かくする)ほどより広角化が図
れるが、この場合、マクロ機能を持たせると、マクロ撮
影と通常撮影とのどちらにウエイトをおくかで最至近距
離のフォーカシング量が変わることになる。例えば、マ
クロ撮影時のフォーカシング量を大きく設定した場合に
は、通常撮影での最至近撮影位置をフィルム面Ｆから遠
い位置(Ｌ2を長くする)に設定しなければならない。
【００１５】より具体的に説明すると、例えばマクロ撮
影を考えないで設計した時には焦点距離が38〜80mmの領
域での変倍が可能なズームレンズに全ズーム領域におい
てマクロ撮影が可能であるような機能を付加すると、負
レンズ群のフィルム面Ｆ側の移動量を確保するためにＷ
ＩＤＥ側のズーム領域が減少してしまい、焦点距離が40
〜80mmのズーム領域しか実現することができない。
【００１６】このようにリア方式では、使用頻度の少な
いマクロ撮影のために通常撮影時のＷＩＤＥ側のズーム
領域を犠牲にすることになり、撮影レンズ先端とフィル
ム面Ｆまでの長さが同じであるとすると、フロント方式
や全体繰出方式に比べてＷＩＤＥ側で短かい焦点距離に
することができない。
【００１７】本発明の目的は、上記の各方式の問題を解
決して、コンパクト化と高変倍化とが図れる２群構造の
ズームレンズ装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、被写界側から正レンズ群と負レンズ群と
を順に配列してなる２群構造のズームレンズ装置におい
て、高倍率側では前記負レンズ群を駆動させるリアフォ
ーカシングによるフォーカス制御を行い、さらに低倍率
側では前記正レンズ群と負レンズ群とを駆動させる全体
繰出フォーカシングによるフォーカス制御、あるいは正
レンズ群を駆動させるフロントフォーカシングによるフ
オーカス制御のいずれか一方のフォーカス制御を行わせ
る制御手段を備えたことを主たる特徴とし、さらにリア
フォーカシングによるレンズ作動量が全体繰出フォーカ
シングによるレンズ作動量より大きくなった時に前記フ
ォーカス制御の切り換えを行うように構成したことを特
徴とする。
【００１９】
【作用】上記の手段によれば、ＴＥＬＥ側でリア方式に
よるズーミングとフォーカシングとが行われ、さらにＷ
ＩＤＥ側でフロント方式、又は全体繰出方式によるズー
ミングとフォーカシングとが行われるように制御される
ため、ＴＥＬＥ側での焦点距離を長くでき、またＷＩＤ
Ｅ側での焦点距離を短かくできるため、全体としての変
倍比を高くすることができる。しかもＴＥＬＥ側での繰
り出し量が少なくなるためコンパクト化も図れることに
なる。
【００２０】またリア方式によるレンズ作動量が全体繰
出方式によるレンズ作動量より大きくなった時に、フォ
ーカス制御方式の切り換えを行うことで、フォーカス作
動時間の短縮化が図れる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【００２２】図１は本発明の一実施例の構成図であり、
正の屈折力を有する正レンズ群Ｌ1と、負の屈折力を有
する負レンズ群Ｌ2とを、被写界側から順に配列してお
り、各レンズ群Ｌ1，Ｌ2は共に撮影光軸Ｏ上を前後方向
に相対的に移動可能である。
【００２３】同図において、１は鏡胴であって、内部空
間に正レンズ群Ｌ1を保持する後述する第１保持枠10を
撮影光軸Ｏに沿って前後方向に移動させるための第１リ
ードねじ２が設けられている。この第１リードねじ２
は、撮影光軸Ｏに対して平行に設置され、その一端部に
は第１リードねじギア３が一体に回転するように設けら
れている。第１リードねじギア３は、アイドルギア４を
介してズームモータＭZの駆動出力ギア５と連結してい
る。このズームモータＭZは、第１保持枠10を所定方向
に移動させるためのモータであり、鏡胴１に固定されて
いる。
【００２４】６は第１リードねじ２が正・逆転した時に
第１保持枠10を旋回させないようにすると共に、移動案
内をするための旋回阻止バーであり、鏡胴１の相対向す
る側壁間に架設されている。
【００２５】10は正レンズ群Ｌ1を保持する被写界側の
壁部10aの上端がフィルム側の壁部10bの上端より突出す
る凹状に形成され、底部10cに前記旋回阻止バー６が遊
嵌されている前述の第１保持枠である。さらに第１保持
枠10の壁部10aの上端部には、第１リードねじ２と螺合
している第１めねじカラー11が固定され、第１リードね
じ２が正・逆転した時に、回転駆動力を受けた第１めね
じカラー11の移動によって、第１保持体10が撮影光軸Ｏ
に沿って前後方向に移動されることになる。
【００２６】12は後述する第２保持枠18を撮影光軸Ｏに
沿って前後方向に移動させるための第２リードねじであ
り、第１保持枠10の壁部10a，10b間に撮影光軸Ｏと平行
で、かつ回転可能に架設されている。
【００２７】13は第２リードねじ12と一体に回転可能に
固定された第２リードねじギアであり、アイドルギア14
を介してフォーカスモータＭFの一方の出力軸に設けら
れた駆動出力ギア15に連結している。
【００２８】前記フォーカスモータＭFは、第２保持枠1
8を移動させるために設けられたモータであり、第１保
持枠10の底部10c上に設置されており、他方の出力軸に
は縁部に回転数検出用のスリット列16aを備えたエンコ
ーダ羽根16が固定されている。
【００２９】17はエンコーダ羽根16と組み合されたフォ
トカプラであり、第１保持枠10の底部10c上に設置され
ている。このフォトカプラ17は、適宜の間隔を置いてエ
ンコーダ羽根16の縁部を両側から挾むようにした光電検
出部17aを備えており、エンコーダ羽根16のスリット列1
6aを通過したパルス光束を光電検出部17aによって検出
して、フォーカスモータＭFの回転数を検出する。
【００３０】18は負レンズ群Ｌ2を撮影光軸Ｏ上に保持
する前述した第２保持枠であり、基部に前記第２リード
ねじ12と螺合している第２めねじカラー19が固定されて
おり、第２リードねじ12の正・逆転による第２めねじカ
ラー19の移動によって、撮影光軸Ｏに沿って前後方向に
移動される。
【００３１】21は第１保持枠10の底部10cの下面に固定
された正レンズ群位置検出用のパターン基板であり、こ
のパターン基板21の下面には鏡胴１に対する正レンズ群
Ｌ1の相対位置を検出するため読取パターン(図示せず)
が形成されている。
【００３２】22は前記読取パターンを非接触の状態で読
み取るためのＭＲ素子(磁気抵抗素子)であり、鏡胴１に
おけるパターン基板21と対向する部位に設けられてい
る。31はＭＲ素子22に接続された第１保持枠位置検知回
路であり、ＭＲ素子22からの位置信号に基づいて第１保
持枠10の光軸上の位置を検出する。
【００３３】32はズーミング動作を行わせるためのズー
ムスイッチ(ズームＳＷ)であり、第１保持枠10を、ＴＥ
ＬＥ側からＷＩＤＥ側の方向へ移動させるスイッチと、
ＷＩＤＥ側からＴＥＬＥ側の方向へ移動させるスイッチ
とからなっており、このズームＳＷ32のオン・オフ信号
が演算処理回路兼制御回路(以下、制御回路という)34に
入力された時に、制御回路34がズーミングの開始および
終了の指令を出す。
【００３４】33は図示しないシャッタ釦に連動したレリ
ーズスイッチ(レリーズＳＷ)であり、オン・オフ信号が
制御回路34に入力される。
【００３５】34はマイクロＣＰＵから構成された制御手
段である前述した制御回路であって、第１フォトカプラ
17と、前記保持枠位置検知回路31と、ズームＳＷ32と、
レリーズＳＷ33と、ズームモータＭZと、フォーカスモ
ータＭFと、フォーカス位置検出用基板23と、自動測距
装置36とのデータのやりとりを行う。さらに制御回路34
に接続された記憶手段であるＥ2ＰＲＯＭ(電気消去型Ｐ
ＲＯＭ)35には、後述するズーミングおよびフォーカシ
ングにおける第１保持枠10および第２保持枠18のそれぞ
れの移動線図が記憶されている。
【００３６】次に上記の実施例の動作を説明する。
【００３７】図２に示したように、本実施例ではズーム
ＴＥＬＥ側とＷＩＤＥ側との間で、ＴＥＬＥ側をリア方
式によるズーミングとフォーカシングとを行い、ＷＩＤ
Ｅ側を全体繰出方式によるズーミングとフォーカシング
とが行われるようにＥ2ＰＲＯＭ35に移動線図が記憶さ
れている。このリア方式と全体繰出方式の切り換え制御
は、Ｅ2ＰＲＯＭ35からのデータを受けた制御回路34で
行われる。
【００３８】また前記リア方式と全体繰出方式の切り換
えの時点(図２のＸ部)は、リア方式におけるフォーカス
時のレンズ作動量が全体繰出方式におけるフォーカス時
のレンズ作動量より大きくなった時であって、この時か
らＷＩＤＥ側において全体繰出方式が採用される。さら
に前記切り換えの理由としては、全体繰出方式の場合で
はＴＥＬＥ側でレンズ繰出量が大であり、またリア方式
の場合ではＷＩＤＥ側でレンズ繰出量が大であるので、
繰出作動時間の短縮化を図るため、上述したようにＴＥ
ＬＥ側をリア方式にし、またＷＩＤＥ側を全体繰出方式
にしている。
【００３９】ＴＥＬＥ側における動作を説明する。ＴＥ
ＬＥ側では上述したようにリア方式が採用されている。
図３に説明を行い易くするためズーム全域でリア方式が
行われた場合の移動線図を示した。
【００４０】まず撮影者がズームＳＷ32をオンさせて、
意図する撮影画角が得られるまでズームＳＷ32をオン状
態にする。このズームＳＷ32のオン信号が制御回路34の
入力されると、制御回路34はズームモータＭZを始動さ
せる信号を出力する。このズームモータＭZの回動力
は、駆動出力ギア５→アイドルギア４→第１リードねじ
ギア３→第１リードねじ２を介して、第１めねじカラー
11に伝達されて、第１保持枠10、すなわち正レンズ群Ｌ
1を線図Ａに規定された移動曲線のように移動する。こ
の移動は意図する撮影画角になるまで行われる。
【００４１】そして第１保持枠10に設けられている第２
保持枠18、すなわち負レンズ群Ｌ2は、線図Ｂに規定さ
れた移動曲線のように平行移動することになる。
【００４２】意図する撮影画角が得られた時点で、撮影
者のズームＳＷ32のオフ操作によって第１保持枠10は停
止する。この停止位置は、パターン基板21とＭＲ素子22
との協働作用により検出され、第１保持枠10の位置情報
として第１保持枠位置検知回路31へ出力される。この位
置情報を受けた第１保持枠位置検知回路31は、アナログ
／デジタル変換などの処理をして制御回路34へ出力す
る。
【００４３】制御回路34では前記位置情報に基づき、こ
のズーム位置がＴＥＬＥ側であってリア方式のフォーカ
シングが必要か、ＷＩＤＥ側であって全体繰出方式のフ
ォーカシングが必要かが判断される。ここではリア方式
が採用されることになる。
【００４４】ここでレリーズＳＷ33のオン信号によって
自動測距装置36は、その時の被写体までの距離を測距す
る。そして制御回路34は、前記位置情報と自動測距装置
36からの測距信号とに基づいて、第２保持枠18の繰り出
し量を決定し、移動曲線Ｂから最至近距離時の移動曲線
Ｂ2と無限遠距離時の移動曲線Ｂ1間の所定位置に負レン
ズ群Ｌ2を移動させるようにフォーカスモータＭFを回動
させる。
【００４５】フォーカスモータＭFの回動力は、駆動出
力ギア15→アイドルギア14→第２リードねじギア13→第
２リードねじ12を介して、第２めねじカラー19に伝達さ
れて、第２保持枠18、すなわち負レンズ群Ｌ2を前記所
定位置に移動する。この時、フォーカスモータＭFの回
転量は、エンコーダ羽根16とフォトカプラ17により検出
されて、第２保持枠18の合算移動量の情報として制御回
路34へ出力される。
【００４６】制御回路34では、前記合算移動量と予め設
定されている移動量との比較を行い、両移動量の値が一
致した時点でフォーカスモータＭFに対して回転停止信
号を出力する。
【００４７】この状態でズームレンズが意図された撮影
画角で、適正にフォーカシングされた位置に停止してい
ることになる。
【００４８】次にＷＩＤＥ側における動作を説明する。
撮影者のズームＳＷ32のオン操作によって、制御回路34
は、上記と同様に第１保持枠10を意図する撮影画角にな
るまで移動し、ズームＳＷ32のオフ操作によって第１保
持枠10を停止させる。すると制御回路34は、第１保持枠
位置検知回路31からの第１保持枠10の停止位置情報に基
づき、既述したようにＴＥＬＥ側かＷＩＤＥ側かの判断
がなされる。ここではＷＩＤＥ側で全体繰出方式を採用
すると判断する。
【００４９】ここで図４のレンズ群の移動線図のよう
に、正レンズ群Ｌ1と負レンズ群Ｌ2は、全体繰出方式で
あっても移動曲線Ａ′とＢ′のように、平行移動するこ
とになるが、後述するフォーカシング時に負レンズ群Ｌ
2を最至近距離時の移動曲線Ｂ2′と無限遠距離時の移動
曲線Ｂ1′間の所定位置に移動させる作動時間を短かく
するため、制御回路34は、フォーカスモータＭFを回転
させることによって、負レンズ群Ｌ2を正レンズ群Ｌ1の
位置に対応した無限遠距離時の位置に移動させ、次のフ
ォーカシングに備える。
【００５０】その後、レリーズＳＷ33のオン信号によっ
て、上記と同様に自動測距装置36による測距を行い、制
御回路34によって必要なフォーカシング量を演算してズ
ームモータＭZの回転量を決定し、ズームモータＭZの回
転によって既述したように第１保持枠10を移動して、正
レンズ群Ｌ1と負レンズ群Ｌ2を同じ距離移動(平行移動)
することで、図２に示したように両レンズ群Ｌ1，Ｌ
2は、それぞれ最至近距離時の移動曲線Ａ2′，Ｂ2′
と、無限遠距離時の移動曲線Ａ1′，Ｂ1′間の所定位置
に移動し、全体繰出フォーカシングがなされる。
【００５１】上述した各レンズ群Ｌ1，Ｌ2の具体的駆動
方法をまとめると、 ズーミング時には、ズームモータＭZとフォーカスモ
ータＭFを駆動、 フォーカス時には、 ・ＴＥＬＥ側でフォーカスモータＭFのみ駆動、 ・ＷＩＤＥ側でズームモータＭZのみ駆動、 させることで作動時間の短縮化を図っている。
【００５２】上記の実施例では、ＴＥＬＥ側をリア方式
にし、ＷＩＤＥ側を全体繰出方式にするように制御した
ことによって、ＴＥＬＥ側での焦点距離を長くでき、ま
たＷＩＤＥ側での焦点距離を短かくできるため全体とし
ての変倍比を高くすることができる。しかもＴＥＬＥ側
での正レンズ群の繰り出し量が少なくなるためコンパク
ト化が図れる。
【００５３】尚、ＴＥＬＥ側をリア方式にして、ＷＩＤ
Ｅ側を全体繰出方式に代えてフロント方式を採用しても
同様の効果を得ることができる。
【００５４】この場合、一般的にフロント方式は、全体
繰出方式に比べてフォーカシング時の作動量が少ない
が、ピント合せに高い精度が要求される。さらに図１の
構成にに加えて正レンズ群Ｌ1を移動させる手段、ある
いはズームモータＭZによりフロントフォーカス分だけ
正，負レンズ群Ｌ1，Ｌ2を平行移動させた後で、フォー
カスモータＭFにより負レンズ群Ｌ2を移動分戻す動作が
必要となる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リア方式と、全体繰出方式あるいはフロント方式とをズ
ームの倍率領域で切り換えることによって、コンパクト
化と高変倍化とが図れ、しかもフォーカス作動時間の短
縮化が図れる２群構造のズームレンズ装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２群構造のズームレンズ装置の一実施
例の構成図である。
【図２】本実施例のレンズ群の移動線図である。
【図３】本実施例のレンズ群の移動を説明するための移
動線図である。
【図４】本実施例のレンズ群の移動を説明するための移
動線図である。
【図５】フロント方式のレンズ群の移動線図である。
【図６】リア方式のレンズ群の移動線図である。
【図７】全体繰出方式のレンズ群の移動線図である。
【符号の説明】
10…第１保持枠、 18…第２保持枠、 31…第１保持枠
位置検知回路、 34…制御手段、 35…記憶手段、 36
…自動測距装置、 Ｌ1…正レンズ群、 Ｌ2…負レンズ
群、 ＭZ…ズームモータ、 ＭF…フォーカスモータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−144006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−282811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−165106（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−102812（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−46415（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/105

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被写界側から正レンズ群と負レンズ群と
    を順に配列してなる２群構造のズームレンズ装置におい
    て、高倍率側では前記負レンズ群を駆動させるリアフォ
    ーカシングによるフォーカス制御を行い、さらに低倍率
    側では前記正レンズ群と負レンズ群とを駆動させる全体
    繰出フォーカシングによるフォーカス制御、あるいは正
    レンズ群を駆動させるフロントフォーカシングによるフ
    ォーカス制御のいずれか一方のフォーカス制御を行わせ
    る制御手段を備えたことを特徴とする２群構造のズーム
    レンズ装置。
  2. 【請求項２】 リアフォーカシングによるレンズ作動量
    が全体繰出フォーカシングによるレンズ作動量より大き
    くなった時に前記フォーカス制御の切り換えを行うよう
    に構成したことを特徴とする請求項１の２群構造のズー
    ムレンズ装置。
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