JP3641333B2

JP3641333B2 - ズームレンズ及びズームレンズを有するカメラ

Info

Publication number: JP3641333B2
Application number: JP31948696A
Authority: JP
Inventors: 誠最上谷
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: JPH10161001A; US5937215A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズを備えるカメラに関し、特にズームレンズを駆動する駆動機構の薄型化、小型化を可能にしたズームレンズとズームレンズを備えるカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラのズームレンズは、同一光軸上に配置された複数のレンズ群のうち、１つ以上のレンズ群を光軸方向に移動してレンズ全体の焦点距離を変化させる構成がとられる。このようなズーミングに際してのレンズ群の移動を制御するための手法として、従来からカム機構を利用した構成が提案されている。すなわち、移動させるレンズ群が係合されるカム板を設け、このカム板を手操作あるいはモータ等により移動することでレンズ群をカム形状に従って移動させるものである。このようなカム機構によるズーミング手法は、特に２つ以上のレンズ群を相関をもたせながら移動させてズーミングを行う場合に有効である。
【０００３】
従来、この種のカム機構として、（１）レンズ鏡筒の外周にこれと同軸に筒状カム（以下、カム環と称する）を配設し、このカム環にレンズ群をカム係合させ、カム環を軸回りに回転することでレンズ群を移動させる構成のもの、（２）レンズ鏡筒に隣接して平板状のカム板を設け、このカム板にレンズ群をカム係合させ、カム板を特に光軸と直角な方向に移動することでレンズ群を移動させる構成のものがある。また、（２）の平板カムを円板状に形成し、この円板状カムを回転させることでレンズ群を移動させる構成のものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（１）の構成では、レンズ鏡筒の外側にカム環が配置されるため、レンズ全体の径寸法が大きくなる。このため、偏平なボディのカメラ、例えばＣＣＤ撮像素子を用いた電子カメラのような薄型カメラにズームレンズを装備するような場合には、レンズの径寸法によってカメラの薄さが制約を受けるために、レンズ鏡筒の大径寸法は薄型カメラを設計する際の障害となる。また、前記（２）の構成では、平板状のカム板を移動させるためのスペースをカメラボディ内に確保する必要があり、そのためにレンズの近傍には他の部品を配設することが困難になり、カメラ設計の制約が多くなるとともに、カメラの小型化も困難になる。このことは、カム板を円板状にした場合においても同様である。
【０００５】
このようなカム機構によるズーミング手法に対し、レンズ群をリードスクリュによって移動させる構成もある。すなわち、レンズ鏡筒の光軸に沿ってリードスクリュを配設するとともに、このリードスクリュに移動するレンズ群を螺合させ、モータ等によりリードスクリュを軸転することで螺合されているレンズ群を光軸方向に移動させる構成である。この構成では、前記したカム機構を用いる場合に比較してレンズ鏡筒の近傍のスペースを低減することは可能であるが、複数のレンズ群を移動させるズームレンズの場合には、各レンズ群にそれぞれ対応してモータとリードスクリュが必要であるため、部品点数が多くなり、かつ構造が複雑化され、カメラの高重量化、高価格化をまねくとともに、カム機構に比較して特にカメラの小型化、薄型化が顕著なものになることもない。
【０００６】
本発明の目的は、レンズ鏡筒のズームレンズ駆動機構の薄型化、小型化を可能にしたズームレンズ及びズームレンズを備えるカメラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レンズ鏡筒内に光軸方向に配列された複数のレンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群をズーム用レンズ群として光軸方向に移動してその焦点距離を可変し、他の少なくとも１つのレンズ群を焦点調整用レンズ群として光軸方向に移動して焦点位置を調整する構成のズームレンズにおいて、前記レンズ鏡筒に隣接配置されて当該レンズ鏡筒の光軸と並行な軸線回りに回転可能とされ、回転により前記ズーム用レンズ群を光軸方向に移動させるカム環と、このカム環を回転駆動するズーム用モータと、前記焦点調整用レンズ群を光軸方向に移動させるフォーカス用モータとを備え、前記カム環は円筒状に形成され、このカム環内に前記ズーム用モータと前記フォーカス用モータが内装配置されることを特徴とする。ここで、カム環の径寸法はレンズ鏡筒の径寸法よりも小さくされる。また、焦点調整用レンズ群は前記レンズ鏡筒に設けられたヘリコイド筒に螺合されて当該ヘリコイド筒の光軸回りの回転により光軸方向に移動可能とされ、前記ヘリコイド筒を前記フォーカス用モータによって光軸回りに回転駆動する。なお、カム環はその両端部において鏡筒に固定された軸受板により回転可能に軸支され、かつその軸方向の一部にキー溝を有する軸穴が設けられ、前記ズーム用モータはその回転軸がカム環の軸と同一軸に位置されるように一端部の前記軸受板に固定支持され、前記回転軸には前記軸穴に嵌合されるキーが一体に設けられることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明を電子カメラに適用した実施形態の外観図である。カメラボディ１は偏平な箱型に形成されており、その前面にはズームレンズ２とストロボ３及びストロボスイッチ４が配設される。また、上面にはレリーズボタン５、ズームレバー６、各種スイッチ７、および液晶表示部８等が配設されている。また、後面にはファインダ９が配設されている。また、前記カメラボディ１内には、前記ズームレンズ２によって結像された被写体を撮像するＣＣＤ撮像素子１０（図５参照）と、このＣＣＤ撮像素子１０で撮像した撮像データとしての電気信号を電気処理して、かつこれを記憶し、さらにファインダに顕像として表示するための電気回路部（図示せず）が設けられている。この電子カメラでは、ズームレンズ２によってＣＣＤ撮像素子１０で被写体を撮像し、その撮像データを電気回路部で処理してファインダ９に表示させ、かつレリーズボタン５を押下することで撮像した被写体像を電気信号として取り込み、かつ図外の記録手段に記憶することが可能とされている。
【０００９】
前記ズームレンズ２の詳細を図２ないし図４に示す。図２は概観斜視図、図３は平面方向の断面図、図４（ａ），（ｂ）はそのＡＡ線，ＢＢ線の各断面図である。また、図５は一部を破断した部分分解斜視図である。レンズ鏡筒１１は光軸方向に長い矩形の箱状に形成され、光軸方向の前端壁１２に円形の開口１２ａが形成され、かつその一側壁は開放されている。このレンズ鏡筒１１内には、光軸の周囲位置に光軸方向に３本のガイドレール１３，１４，１５が延設され、各ガイドレールの両端部は前記前端壁１２と後端壁１６にそれぞれ固定支持される。そして、これらガイドレール１３〜１５により第１レンズ群１７と第２レンズ群１８が光軸方向に移動可能に支持される。すなわち、前記ガイドレール１３，１４には第１レンズ群１７のレンズ枠１７ａから外径方向に突出された突出片１７ｂ，１７ｃがそれぞれ挿通され、ガイドレール１３，１５には第２レンズ群１８のレンズ枠１８ａから外径方向に突出された突出片１８ｂ，１８ｃがそれぞれ挿通され、これら第１レンズ群１７と第２レンズ群１８が光軸方向に移動可能に支持されている。また、前記レンズ鏡筒１１内の後端部には、ヘリコイド筒１９が固定支持され、このヘリコイド筒１９内に前記第１レンズ群１７、第２レンズ群１８と光軸を同じくする第３レンズ群２０が螺合支持されている。そして、この第３レンズ群２０の後部位置において前記レンズ鏡筒１１に前記ＣＣＤ撮像素子１０が固定支持されている。このように、このズームレンズは３群構成とされ、第１レンズ群１７と第２レンズ群１８を相関をもって光軸方向に移動することでズーミングが行われる。また、第３レンズ群１９の光軸位置を調整することで、その焦点位置をＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に一致させるフォーカス調整が行われる。
【００１０】
前記第１レンズ群１７及び第２レンズ群１８は、それぞれのレンズ枠に一体に設けられた突出片のうち、第１レンズ群１７においてはガイドレール１４が挿通される箇所の突出片１７ｃがボスとして形成され、その周面一部にカム係合ピン１７ｄが一側に向けて突設されている。同様に第２レンズ群１８においてはガイドレール１５が挿通される箇所の突出片１８ｃがボスとして形成され、その周面一部にカム係合ピン１８ｄが突設されている。また、前記第３レンズ群２０はそのレンズ枠２０ａの周面において前記ヘリコイド筒１９に螺合されており、かつそのレンズ枠２０ａの後端縁部の円周面には前記光軸を回転中心とするフォーカス用歯車２０ｂが形成されている。
【００１１】
一方、前記レンズ鏡筒１１の前記一側領域にはズーム・フォーカス機構２１が設けられる。このズーム・フォーカス機構２１は、前記レンズ鏡筒１１の光軸と平行な軸線の回りに回転駆動されるカム環２２と、このカム環２２を回転駆動するモータ２３とを備えている。前記カム環２２は、前記レンズ鏡筒１１の高さ寸法よりも小さな径寸法の両端が開放した円筒状に形成されている。また、前記レンズ鏡筒１１の一側面には、矩形枠状に形成されて、その光軸方向の一端部では別体に、他端部では一体にそれぞれ軸受板２５，２６が設けられた軸受枠２４がネジ２７により固定支持されており、これら軸受板２５，２６のそれぞれ対向する面に設けられている円形ボス部２５ａ，２６ａの外周面に前記カム環２２の両端部が嵌合され、これにより前記カム環２２はこれら軸受板２５，２６に両端を挟持された状態でその中心軸線の回りに回転可能とされる。そして、これらの軸受板２５，２６のうち、前記第１レンズ群１７側に位置される一端部側の軸受板２５には軸心位置に開口２５ｂが設けられ、この開口２５ｂ内に前記ズーム用モータ２３がその回転出力軸２３ａを前記軸線上に位置するように固定支持される。
【００１２】
また、前記カム環２２の軸方向のほぼ中央位置には、中央壁２２ａが形成されており、この中央壁２２ａにはその円周２箇所にキー溝が形成された円形の軸穴２２ｂが形成される。そして、前記ズーム用モータ２３の回転出力軸２３ａに係合される減速機構２８から突出される回転出力軸２８ａに取着されたキー部材２９が前記軸穴２２ｂに嵌入されており、この嵌入構造によってカム環２２は前記減速機構２８を介して前記ズーム用モータ２３の回転出力軸２３ａと回転方向に一体化される。
【００１３】
なお、前記カム環２２の周面には、２条のカム溝２２ｃ，２２ｄが所要のパターンで開溝されており、各カム溝２２ｃ，２２ｄには、前記第１レンズ群１７と第２レンズ群１８に設けられている前記カム係合ピン１７ｄ，１８ｄが挿入されている。したがって、カム環２２が軸回りに回転駆動されると、カム溝２２ｃ，２２ｄとカム係合ピン１７ｄ，１８ｄとの係合関係により、カム係合ピン１７ｄ，１８ｄはカム溝２２ｃ，２２ｄに沿って移動され、その結果として第１レンズ群１７と第２レンズ群１８はそれぞれのカム溝形状にしたがって光軸上を移動されることになる。これらのカム溝２２ｃ，２２ｄは、第１レンズ群１７と第２レンズ群１８の光軸上でのそれぞれの移動によって所望のズーム比（焦点距離）が得られるように設計されているものであることは言うまでもない。
【００１４】
さらに、前記カム環２２の他端部側に配置されている軸受板２６にも、同様に軸心位置に開口２６ｂが設けられ、この開口２６ｂ内にはフォーカス用モータ３０が固定支持される。そして、このフォーカス用モータ３０の回転出力軸３０ａには小歯車３１が取着され、この小歯車３１は小歯車３２ａと大歯車３２ｂが同軸に一体形成されて回転軸３３により軸支された減速歯車３２を介して前記第３レンズ群２０のフォーカス用歯車２０ｂに噛合される。ここでは、前記ヘリコイド筒１９の円周一部に設けた切欠き１９ａを通して減速歯車３２とフォーカス用歯車２０ｂが噛合される構成とされている。したがって、フォーカス用モータ３０が駆動されると、その回転出力軸３０ａの回転によって小歯車３１、減速歯車３２が順次回動され、さらにフォーカス用歯車２０ｂにより第３レンズ群２０のレンズ枠２０ａが光軸回りに回動されるように構成される。
【００１５】
したがって、以上のべた構成のズームレンズの構成では、ズーム用モータ２３を駆動すると、その回転出力軸２３ａの回転は減速機構２８のキー部材２９を介してカム環２２に伝達され、カム環２２は軸心の回りに回動される。この回動により、カム環２２に設けられた２つのカム溝２２ｃ，２２ｄにそれぞれ挿入されている第１レンズ群１７と第２レンズ群１８の各カム係合ピン１７ｄ，１８ｄが光軸方向に移動され、これと一体に第１レンズ群１７と第２レンズ群１８がそれぞれ光軸方向に独自に移動される。これにより、ズーム比を変化調整することが可能となる。
【００１６】
また、フォーカス用モータ３０が駆動されると、その回転出力軸３０ａの回転によって小歯車３１、減速歯車３２が回動され、さらにフォーカス用歯車２０ｂと共に第３レンズ群２０のレンズ枠２０ａが光軸回りに回動される。このレンズ枠２０ａはヘリコイド筒１９に螺合されているため、その光軸回りの回動によって光軸方向に移動され、ＣＣＤ撮像素子１０に対する第３レンズ群２０の光軸位置、すなわちフォーカス調整が可能となる。
【００１７】
このように、このズームレンズでは、レンズ鏡筒１１にカム環２２が光軸方向と平行に隣接配置されており、かつこのカム環２２の径寸法はレンズ鏡筒１１よりも小径とされているため、レンズ鏡筒１１の高さ寸法が大きくなることはなく、高さ寸法が低い薄型のカメラへの適用が可能となる。また、その一方で、カム環２２はレンズ鏡筒１１に隣接する位置においてその軸心の回りに回転駆動されるのみであり、しかもこのカム環２２を回転駆動するためのズーム用モータ２３は円筒状に形成されたカム環２２の内部に配置されているため、レンズ鏡筒１１の隣接領域におけるズーム・フォーカス機構２１が占める平面面積を極力小さくでき、ズームレンズの占有スペースの増大を最小限に抑えることができる。したがって、隣接領域にスペースを確保することが難しいカメラへの適用が可能となる。さらに、この実施形態では、フォーカス用のモータ３０をカム環２２の他端部の内部に配置しているため、フォーカス機構部分の占有スペースをも低減することが可能となる。
【００１８】
なお、前記実施形態では、レンズ鏡筒１１内に３群構成のレンズを備えるズームレンズに適用した例であるが、本発明が適用可能なズームレンズはこのレンズ構成に限られるものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ズームレンズのレンズ鏡筒に隣接する位置にカム環が軸転可能に配置され、レンズ鏡筒内に設けられている少なくとも１つのズーム用レンズ群をこのカム環に係合させ、ズーム用モータにより回転されるカム環の回転に伴ってレンズ群を光軸方向に移動させてズーム比（焦点距離）を変化させ、また少なくとも１つの焦点調整用レンズ群をフォーカス用モータによって光軸方向に移動させる構成とし、その上で円筒状に形成したカム環の内部にズーム用モータとフォーカス用モータを内装配置しているので、ズーム機構及びフォーカス機構を付設したことによるレンズ鏡筒の径寸法及び光軸方向の寸法の増大が防止でき、かつ隣接する領域の占有スペースの増大が抑制できる。特に、ズーム用モータとフォーカス用モータをカム環の内部に配置することで、レンズ鏡筒の隣接領域におけるズーム機構及びフォーカス構成が占める平面面積を極力小さくできる。これにより薄型でかつ小型のズームレンズが構成でき、薄型でかつ小型のカメラを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のカメラを前方から見た概略斜視図である。
【図２】図１のカメラのズームレンズの外観図である。
【図３】図２のズームレンズの平面方向の断面図である。
【図４】図３のＡＡ線断面図と、ＢＢ線断面図である。
【図５】図２のズームレンズの一部を破断した部分分解斜視図である。
【符号の説明】
１カメラボディ
２ズームレンズ
１０ＣＣＤ撮像素子
１１レンズ鏡筒
１７第１レンズ群
１８第２レンズ群
１７ｄ，１８ｄカム係合ピン
１９ヘリコイド筒
２０第３レンズ群
２１ズーム・フォーカス機構
２２カム環
２２ｃ，２２ｄカム溝
２３ズーム用モータ
２５，２６軸受板
２８減速機構
２９キー部材
３０フォーカス用モータ

Claims

レンズ鏡筒内に光軸方向に配列された複数のレンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群をズーム用レンズ群として光軸方向に移動してその焦点距離を可変し、他の少なくとも１つのレンズ群を焦点調整用レンズ群として光軸方向に移動して焦点位置を調整する構成のズームレンズにおいて、前記レンズ鏡筒に隣接配置されて当該レンズ鏡筒の光軸と並行な軸線回りに回転可能とされ、回転により前記ズーム用レンズ群を光軸方向に移動させるカム環と、このカム環を回転駆動するズーム用モータと、前記焦点調整用レンズ群を光軸方向に移動させるフォーカス用モータとを備え、前記カム環は円筒状に形成され、このカム環内に前記ズーム用モータと前記フォーカス用モータが内装配置されることを特徴とするズームレンズ。
前記カム環の径寸法はレンズ鏡筒の径方向の寸法よりも小さくされてなる請求項１に記載のズームレンズ。
前記焦点調整用レンズ群は前記レンズ鏡筒に設けられたヘリコイド筒に螺合されて当該ヘリコイド筒の光軸回りの回転により光軸方向に移動可能とされ、前記ヘリコイド筒を前記フォーカス用モータによって光軸回りに回転駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
前記カム環はその両端部において鏡筒に固定された軸受板により回転可能に軸支され、かつその軸方向の一部にキー溝を有する軸穴が設けられ、前記ズーム用モータはその回転軸がカム環の軸と同一軸に位置されるように一端部の前記軸受板に固定支持され、前記回転軸には前記軸穴に嵌合されるキーが一体に設けられてなる請求項１ないし３のいずれかに記載のズームレンズ。
レンズ鏡筒内に光軸方向に配列された複数のレンズ群のうち、少なくとも１つのレンズ群をズーム用レンズ群として光軸方向に移動してその焦点距離を可変し、他の少なくとも１つのレンズ群を焦点調整用レンズ群として光軸方向に移動して焦点位置を調整する構成のズームレンズにおいて、前記レンズ鏡筒に隣接配置されて当該レンズ鏡筒の光軸と並行な軸線回りに回転可能とされ、回転により前記ズーム用レンズ群を光軸方向に移動させるカム環と、このカム環を回転駆動するズーム用モータと、前記焦点調整用レンズ群を光軸方向に移動させるフォーカス用モータとを備え、前記カム環は円筒状に形成され、このカム環内に前記ズーム用モータと前記フォーカス用モータが内装配置されることを特徴とするズームレンズを有するカメラ。