JPH02256011A

JPH02256011A - ズームレンズ系

Info

Publication number: JPH02256011A
Application number: JP1288447A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Inatome; 稲留　清隆
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1989-11-06
Publication date: 1990-10-16
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2718216B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はズームレンズ、特にその合焦方式に関し、レン
ズ系内の一部のレンズ群の移動による所謂インナーフォ
ーカス、又はリアーフォーカス方式から、物体側レンズ
群の移動による前玉繰出方式、更にはレンズ全体を移動
させる全体繰出方式まであらゆる合焦方式に関する。

〔従来の技術〕

ズームレンズの合焦方式としては最も物体側のレンズ群
を移動させる所謂前玉繰出方式、レンズ系内の一部のレ
ンズ群を移動させるインナーフォーカス方式、リア・フ
ォーカス方式、更にレンズ系全体により合焦する全体繰
出方式がある。一般にインナーフォーカス方式、リア・
フォーカス方式、そして全体繰出方式においては同一の
撮影距離に対して必要な繰出量が全系の焦点距離の変化
に伴なって異なってしまうという問題を有している。こ
のために、任意の焦点距離である撮影距離に対して合焦
していても、変倍を行い焦点距離を変えてしまうと結像
位置が大きく変動してその度に合焦をやり直す必要があ
る。

この操作を電気的に自動処理してしまうという方法が様
々提案されているが、この方法はオートフォーカス方式
としては利用できるが、距離調節環（合焦環）を手動で
操作してピント合わせを行う所謂マニュアル・フォーカ
ス方式に対しては全く対処できないことになってしまう
。

更にオートフォーカス方式に限定した場合でも、合焦の
ために必要な繰出量を変倍状態に応じて度々演算するた
めの時間が必要となりオートフォーカスとしての速応性
に問題が生じる。なお前玉繰出方式においても全長が変
化するズームレンズ系では撮影距離が短くなると焦点距
離による繰出量の差が大きくなってくるため、上記と同
様の問題点が生じることになる。

以上のような問題点を解決するための方法として合焦レ
ンズ群の繰出量が焦点距離にかかわらずほぼ一定となる
ように合焦レンズ群の横倍率が変倍に伴なって変化する
ように構成したものがある。

この例としては特開昭５８−２０２４１６号公報に開示
された様に、３つの合焦レンズ群を変倍の時とは別に一
体的に且つどの焦点距離でもほぼ同一量だけ移動させる
ことで合焦を可能にしたズームレンズが知られている。

一方、全く別の方法として特開昭５７−４０１８号公報
等に開示されるが如く、変倍機構と合焦機構とを連動さ
せるような合焦用の新たなカムを設けることによって、
焦点距離の変化に応じて繰出量が変化しても構造的に合
焦を可能にする構成が提案されている。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

先に述べたように、焦点距離の変化すなわち変倍状態の
変化にかかわらず合焦のための繰出量をほぼ一定にする
方法においては、合焦のために複数のレンズ群が一体的
に移動するため、近距離収差変動を抑えるフローティン
グ機構つまり合焦時に合焦レンズ群間の相対的な空気間
隔を変えるということは採用不可能となり、近距離合焦
時において高性能を得ることは不可能である。

一方、変倍機構と合焦機構とを連動させるような合焦用
の新たなカムを設ける方法は、第２５図に示されるよう
に、合焦群の繰出量ΔＸを焦点距離の逆数１／Ｆと撮影
距離Ｒとの変数として表現した時の曲面と１／Ｆ−ΔＸ
平面に平行な様々な値のＲに対応する平面との交線とし
て得られる曲線をそれぞれＦ軸方向に平行移動して１つ
の曲線に置きかえで合焦用のカムとして利用するもので
ある。

この方法では焦点距離によって合焦レンズ群の繰出量が
異なっても合焦可能であるが、様々な値のＲに対応する
曲線を平行移動して１本の曲線に置きかえる性格上、焦
点距離による繰出量の変化が単調に変化しない場合には
実現不可能となる。

更に、近距離収差変動を抑えるためにフローティングを
合焦レンズ群に採用すると各曲面からそれぞれ合焦用の
曲線を得る段階での平行移動の量が異なり各群の合焦用
のカムが対応つかなくなってしまう。又、フローティン
グによる繰出量が収差により単調に変化しないことが考
えられるため、それぞれの合焦群で合焦カムが実現し得
なくなるという欠点をもつ。

そこで本発明の目的は、焦点距離の変化すなわち変倍状
態の変化にかかわらず合焦のために移動する部材の移動
量をほぼ一定に維持した簡単な構成でありながら、合焦
レンズ群自体の合焦時の移動量が変倍状態に応じて最適
量に変化させることでき、近距離合焦時においてレンズ
系のもつ自由度を最大限に利用して高性能を得ることが
可能なズームレンズ系を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、変倍と合焦の両方の機能を持つレンズ群を有
するズームレンズ系において、変倍と合焦の両機能を持
つ該レンズ群の変倍用移動軌跡に対応する変倍用案内溝
（ズームカム）を有する第１鏡筒部材と、合焦のために
変倍と合焦の両機能を持つ該レンズ群を光軸に沿って移
動させるための合焦用案内溝（フォーカスカム）を有す
る第２鏡筒部材とを有するものである。

ここで、該ズームレンズ系の光軸を回転中心として第１
鏡筒部材と第２鏡筒部材とを相対的に回転させて変倍と
合焦の両機能を持つレンズ群を前記変倍用案内溝（ズー
ムカム）と前記合焦用案内溝（フォーカスカム）との交
点の変位量により定まる量だけ光軸上を移動させること
によって所望の変倍がなされ、前記第１鏡筒部材と前記
第２鏡筒部材とを光軸方向において相対的に移動させて
変倍と合焦の両機能を持つ前記レンズ群を前記変倍用案
内溝（ズームカム）と前記合焦用案内溝（フォーカスカ
ム）との交点の変位量により定まる量だけ光軸上を移動
させることによって所望の物体に対する合焦がなされる
ものである。そして、所定の物体に対する合焦に必要な
前記第１鏡筒部材と前記第２鏡筒部材との光軸方向での
相対移動量を変倍状態の如何によらずほぼ一定に維持し
つつ、変倍と合焦の両機能を持つ前記レンズ群の合焦の
ための光軸上での移動量が変倍状態に応じて変化し得る
ように、前記合焦用案内溝が光軸に対して傾斜した領域
を有する非線型に形成されているものである。

〔作用〕

このような本発明の構成によれば、変倍用案内溝（ズー
ムカム）を有する第１鏡筒部材と、合焦用案内溝（フォ
ーカスカム）を有する第２鏡筒部材との２つの部材のみ
によって、変倍と合焦とが可能となり、いかなる変倍状
態においても、無限遠撮影状態から一定の物体距離にピ
ント合わせをするにために必要な第１鏡筒部材と第２鏡
筒部材との光軸方向での相対的移動量をほぼ一定とする
ことができる。

すなわち、従来の一般的ズームレンズにおいて、変倍レ
ンズ群の変倍用移動軌跡を規定するために回転鏡筒に形
成された変倍用案内溝と、レンズ群°の移動を光軸方向
に規制するための光軸に平行な案内溝とを、光軸方向と
垂直な方向に変数変換した非線型な移動軌跡とすること
で、変倍状態の変化により合焦レンズ群自体の繰出】が
変化しても、更には近距離収差変動を抑えるべくフロー
ティング機構を想定しても、合焦レンズ群自体が変倍時
に移動する移動軌跡に沿って移動することで合焦が可能
となる。このため、所謂マニュアル・フォーカス方式に
も対処でき、オートフォーカス時の合焦速度を高めるこ
とも可能となる。

具体的には、まず、変倍のために移動する移動軌跡を光
軸方向の移動量とそれに直交する所謂回転鏡筒の回転角
θとを変数として表現する時に、任意の変倍状態で合焦
のために光軸方向に移動する合焦レンズ群の移動量ΔＸ
を移動軌跡における回転鏡筒の回転量φに換算した時、
ΔＸとφを変数とするように、従来においては光軸と平
行な直線状であった案内溝を、光軸と角度をなすような
非線型な曲線状の合焦用案内溝（フォーカスカム）に変
換する。

同時に、合焦レンズ群の変倍時の移動軌跡と変換前の案
内溝の直線軌跡との関係に対応すべく、変換後のフォー
カスカムに基づいて合焦レンズ群の変倍のための移動軌
跡、即ち変倍用案内溝（ズームカム）を回転鏡筒の回転
角θ方向に変数変換する。このような変換操作によって
、変倍用案内溝（ズームカム）と合焦用案内溝（フォー
カスカム）とが決定される。

これらの変換の結果、合焦の際には、合焦レンズ群が変
倍の時に移動する移動軌跡（ズームカム）に沿って移動
することによって合焦が可能となる。そして、変倍の際
には、変換後のフォーカスカムとズームカムとを光軸を
中心として相対的に回転することによって、即ち、変換
後のフォーカスカムあるいはズームカムの一方を光軸と
直交するθ方向に移動することによって、変倍機能、を
有するレンズ群の光軸上の位置を変化せしめて変倍を行
う。合焦時には、同一撮影距離の物体に対して各レンズ
群の光軸方向の移動量が異なっていても、変換後のフォ
ーカスカムを光軸方向にほぼ同一移動量ΔＦだけ移動す
ることで合焦が達成される。この時、合焦レンズ群の相
対的移動による近距離収差変動を補正するための所謂フ
ローティングを合焦時に採用するために、合焦時の移動
量が合焦レンズ群ごとに更には変倍状態ごとに異なって
いても、フォーカスカムを光軸方向にほぼ同一移動量Δ
Ｆだけ移動することで合焦が可能である。

〔実施例〕

以下に、実施例に基づいて本発明を更に詳しく説明する
。

実施例１のズームレンズは、第１図に示した如く、物体
側から順に、正屈折力の第ルンズ群Ｇ５、負屈折力の第
２レンズ群Ｇ１、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３及び正屈
折力の第４レンズ群Ｇ、の４つのレンズ群からなり、広
角側から望遠側への変倍に際して全レンズ群が光軸に沿
って物体側に移動し、合焦の際には第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４とが光軸上を移動する構成である。

各レンズ群の構成について説明すれば、正屈折力の第ル
ンズ群Ｇ１は物体側から順に、物体側に凸面を向けた負
メニスカスレンズＬ１と物体側により曲率の強い面を向
けた正レンズＬ２からなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ
２は像側により曲率の強い面を向けた負レンズＬｓ、両
凹負レンズＬ、、物体側により強い曲率の面を向けた正
レンズＬ５とこれに接合されて像側により曲率の強い面
を向けた負レンズＬ６とよりなり、正屈折力の第３レン
ズ群Ｇ、は正レンズＬ１、正レンズＬ８及びこれと接合
された負レンズし、とからなり、正屈折力の第４レンズ
群Ｇ４は物体側により曲率の強い面を向けた正レンズＬ
　１Ｇと両凹負レンズＬｌ＋とから構成されている。

このズームレンズの諸元を紅に示す。ｆは焦点距離を、
ＦＮはＦナンバーを表わす。表」１の上段において、ｒ
は各レンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面間隔、ｎは各レ
ンズの屈折率、■はアツベ数をそれぞれ表し、添数字は
物体側からの順序を示す。虹の中段は、最終レンズＬ　
１１の物体側レンズ面（ｒ２０）に形成された非球面の
形状を表す各係数の値を示している。

非球面は、光軸からの高さをｈとし、そのｈにおける非
球面の頂点の接平面からの距離をＸ、円錐定数をに１第
２次、第４次、第６次、第８次、第１０次の非球面係数
をそれぞれ順にＡ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ＋ｏとし、
近軸の曲率半径をｒとするとき、以下のような非球面方
程式で表現されている。

表土のレンズ系の諸元表の中段において、左から順に、
円錐定数に１第２次、第４次、第６次、第８次、第１Ｏ
次の各非球面係数Ａ２、Ａ　＋　、Ａ　ｅ、Ａ＠、ＡＨ
ｏの値が順次記載されている。尚、非球面係数の値にお
けるＥ−ｎは１０〜°を表している。

また、紅の下段は広角端から望遠端に至る６つの変倍状
態に対応する６ポジシヨン（ｆ＝３６．０．５０．０．
６０．０．７０．０．８５ｏＯ１１０２，０）における
各レンズ群の間隔を示している。

そして、第１図には変倍時の各レンズ群の移動軌跡を併
記した。ここでは第ルンズ群Ｇ１の変倍時の移動軌跡が
光軸に対し４５°の角度を成す直線となるように横軸（
光軸方向）と縦軸（θ方向）を選んである。

このズームレンズにおいて、撮影距離１ｍで近距離収差
変動を抑え、高い結像性能を保つために第３レンズ群Ｇ
、と第４レンズ群Ｇ４とで所謂フローティングを行ない
ながら合焦するための光軸方向への移動量ΔＸと、この
値ΔＸを第１図に示した移動軌跡において光軸を中心と
する回転方向θに換算した値φの各値を１に示した。嚢
」−において、Ｆは全系の焦点距離を示し、（１）〜（
４）は第１しンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ、を表し、Ｒ
は物体距離を表している。

表呈に示されるとおり、合焦時においては第３レンズ群
Ｇ、と第４レンズ群Ｇ４のみが光軸上を移動し、第ルン
ズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とは固定されている。

次にΔＸ１φを変数として光軸と平行な案内溝を含めた
移動軌跡をθ方向に変数変換する方法について述べる。

変換されたフォーカスカムとズームカムは実際には換算
値φ、換算前のΔＸ１そして新たな値ΔＦの３つの変数
から決まる。

尚、ここで導入されたフォーカスカムとズームカムとの
光軸方向での合焦のための相対的移動量ΔＦの値は、同
一撮影距離に対しては変倍の状態にかかわらず一定の値
であり、合焦のために移動する合焦レンズ群の合焦時の
移動量を規定することになる。言い換えると合焦の時に
各合焦レンズ群の移動量が異なっても、また変倍の状態
が異なっても、同一の値ΔＦだけフォーカスカムとズー
ムカムとを光軸方向で相対的に動かすことで合焦が可能
となる。

第２図は、第１図及び虹に示した実施例１のズームレン
ズについて、本発明に基づく移動軌跡の変換により求め
られたフォーカスカムＣＦＩ、　ＣＦ２゜ＣＦ３．　Ｃ
Ｆ４とズームカムＣＺＩ、　ＣＺ２．　ＣＺ３．　Ｃ２
０との形状の概要を示す図であり、ここでは、変換前の
移動軌跡との比較を示すために、図の下方に変換前の従
来方式における各レンズ群の移動軌跡ＣＩ、　Ｃ２，Ｃ
３゜Ｃ４を対比して示した。

また、第３Ａ図及び第３Ｂ図は、変換前の移動軌跡を、
回転鏡筒の回転角φ、合焦のために移動するレンズ群の
光軸上での移動量ΔＸ１フォーカスカムとズームカムと
の光軸方向での相対的移動量ΔＦを変数として変数変換
することを示す図である。

第２図の如き変換後のフォーカスカムとズームカムとを
求めるための操作について、第３Ａ図及び第３Ｂ図を用
いて説明する。尚、変換前の移動軌跡とは、図示のとお
り、変倍レンズ群の変倍用移動軌跡を規定するために回
転鏡筒に形成された変倍用案内溝に相当する変換前軌跡
と、レンズ群の移動を光軸方向に規制するための光軸に
平行な案内溝とからなっているものである。

変換の前後におけるそれぞれの変数の関係は一般に合焦
レンズ群の変倍時の移動方向、合焦時の移動方向、ΔＦ
の符号の取り方、そしてΔＦとΔＸの大小関係など様々
な要因により変化するが、ここでは具体例とした第１図
の移動軌跡、ｆｉ２に示した移動量に則した変換関係図
である。つまり広角から望遠への変倍に従って合焦機能
をを有する変倍レンズ群は物体側へ移動し、合焦時には
像側へ移動すべく変倍用の移動軌跡上を望遠側から広角
側へ移動し、更にΔＦをΔＸと同符号にとった時の変換
関係図である。尚、ΔＦとΔＸの大小関係で第３Ａ図の
場合と第３Ｂ図の場合とに場合分けされる。図中「変換
前軌跡」として示される一点鎖線は任意の変倍状態にお
いて、変倍兼合焦レンズ群が合焦のために必要な光軸方
向の移動量をθ方向に変換した値φに相当する変換前の
変倍兼合焦レンズ群の変倍の際の移動軌跡である。また
、「案内溝」として示される一転鎖線は鏡筒構造上、光
軸に平行な直線軌跡である。これら２つの軌跡を図に示
されるφ、ΔＸ１ΔＦの関係のもとで変換すると、図中
実線にて示されるようにフォーカスカムとズームカムの
軌道が得られる。

ここで変換の前後における変倍と合焦の対応関係につい
て述べる。

ある変倍状態で撮影距離無限遠における変倍兼合焦レン
ズ群の位置が点Ｏで示される位置にあるとする。この状
態から変倍のために案内溝を縦軸方向（回転鏡筒の回転
角θ方向）にφだけ平行移動すると変換前軌跡と案内溝
が点Ａで交わり、変倍兼合焦レンズ群が光軸方向では点
０から点Ｃに相当する量ΔＸだけ移動することになる。

同様に、変換後のフォーカスカムを変倍のために同じく
縦軸方向にφだけ移動すると、フォーカスカムはズーム
カムと点Ｂで交わり、変倍兼合焦レンズ群が光軸方向で
は変換前と同様に点０から点Ｃに相当する量ΔＸだけ移
動することになる。

従って、変倍時には変換の前後で光軸方向の位置関係は
保たれることになる。

一方、合焦の際は変換後のフォーカスカムを光軸方向に
ΔＦだけ移動するとズームカムと点Ｂで交わり、変倍兼
合焦レンズ群が光軸方向では点Ｏから点Ｃに相当する量
ΔＸだけ移動し変換前の合焦のために必要な移動量と等
しくなる。

従って、第３Ａ図や第３Ｂ図に示した関係のもとに変換
を行なうことで変倍、合焦の両方に関して変換の前後で
対応関係が満足される。

尚、第３Ａ図及び第３Ｂ図の説明において、変倍時の移
動量を合焦時の移動量と同じ値ΔＸとしたが、これは説
明の便宜上こうしたに過ぎず、両者の移動量は一般には
異なる値となる。

上述の如き変換操作は、ある変倍状態で撮影距離無限遠
における変倍兼合焦レンズ群の位置を基準として所望の
近距離合焦を行う場合であり、異なる変倍状態において
もその状態における変換前の移動軌跡を同様に変換して
フォーカスカムの軌跡とズームカムの軌跡とを決定する
ことができる。

このようにして移動軌跡の変換を全変倍域にわたって実
行することで、最終的なフォーカスカムとズームカムが
、第２図のように決定される。ここで、所定の撮影距離
物体に対するΔＦの値を一定として、第３Ａ図や第３Ｂ
図の如き変換操作を、移動軌跡に沿って順次行っていく
ことによって、フォーカスカムは光軸に対して傾斜した
領域を有する非線型に形成される。

上記実施例１において、変倍兼合焦レンズ群としての第
３レンズ群Ｇ、及び第４レンズ群Ｇ４について、物体距
離Ｒ＝　１０００ｍｍ　（１ｍ）の物体に対する合焦に
必要なフォーカスカムとズームカムとの光軸方向での相
対的移動量ΔＦの値をΔＦ＝−２，４閣に設定したとき
、ｌのΔＸ１φから決定される最終的な移動軌跡の様子
を示したのが第２図である。第２図においては、各レン
ズ群の移動軌跡を与えるためのフォーカスカムＣＰＩ、
　ＣＦ２．　ＣＦ３．　ＣＦ４とズームカムＣＺＩ、　
Ｃ２０，Ｃ２０，Ｃ２０（７）変換の関係を広角端（Ｗ
）の変倍状態を基準として示し、望遠端（Ｔ）への変倍
のために、フォーカスカムＣＦＩ、　ＣＦ２、　ＣＦ３
．　ＣＦ４とズームカムＣＺ１．　Ｃ２０，Ｃ２０，Ｃ
２０とが光軸に垂直な方向（第２図中上下方向）に相対
移動することによって両カムの交点の移動に応じて各レ
ンズ群が光軸上で移動されて変倍がなされる。

図示のとおり、合焦機能を持たない変倍専用群である第
ルンズ群ＧＩ及び第２レンズ群Ｇ、の移動軌跡は、本発
明の構成においてもそれらの移動軌跡は変換前と同一で
あり、フォーカスカムＣＦＩ、　ＣＦ２は光軸に平行な
案内溝になっている。

ここで、変倍兼合焦レンズ群である第３レンズ群Ｇ３と
第４レンズ群Ｇ４との移動について、第４Ａ図及び第４
Ｂ図を用いて説明する。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は、ズームカムＣＺ３．　Ｃ２０
を有する第１鏡筒ｌＯとフォーカスカムＣＦ３．　ＣＦ
４を有する第２鏡筒２０との展開図を示しており、第４
Ａ図は両鏡筒の光軸方向での移動による合焦状態の変化
を示し、第４Ｂ図は両鏡筒の相対的回転による変倍状態
の変化を示している。

合焦の際には、第４Ａ図に示される如く、ズームカムＣ
Ｚ３．　Ｃ２０を有する第１鏡筒１０に対してフォーカ
スカムＣＦ３．　ＣＦ４を有する第２鏡筒２０が光軸に
沿って像側（図中右側）にΔＦだけ移動される。

このため、無限遠合焦状態におけるズームカムＣ２３と
フォーカスカムＣＰ３　、との交点ｇａ＋　は、ズーム
カムＣＺ３に沿って相対変位後のフォーカスカムＣＦ３
！との交点ｇ。に移動し、第３レンズ群Ｇ３は光軸方向
においてΔＸＦｓだけ像側に移動することになる。また
、無限遠合焦状態におけるズームカムＣＺ４とフォーカ
スカムＣＦ４．との交点ｇ４＋は、ズームカムＣＺ４に
沿って相対変位後のフォーカスカムＣＦ４、との交点ｇ
４！に移動し、第４レンズ群Ｇ４は光軸方向においてΔ
ＸＦ、だけ像側に移動することになる。このように、第
２鏡筒２０を第１鏡筒１０に対してΔＦだけ光軸方向に
移動させることによって、変倍兼合焦群どしての第３レ
ンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ、をそれぞれΔＸＦ、　
、　ΔＸＦ、だけ光軸上を移動させることができ、これ
によって所望の物体距離への合焦がなされる。

一方、変倍の際には、第４Ｂ図に示される如く、フォー
カスカムＣＦ３．　ＣＦ４を有する第２鏡筒２０に対し
てズームカムＣＺ３．　Ｃ２０を有する第１鏡筒１０が
光軸に直交方向に（図中上側に）φだけ回転移動される
。このため、成る変倍状態においてフォーカスカムＣＦ
３とズームカムＣＺ３□との交点ｇｓ＋　によって定め
られる第３レンズ群Ｇ、の位置は、相対的な回転変位の
後には、フォーカスカムＣＦ３と破線で示したズームカ
ムＣＺ３．との交点ｇｓｓによって定められる位置に移
動し、光軸上での移動量はΔｘｚ。

となる。また、第４レンズ群Ｇ４においては、フォーカ
スカムＣＦ４とズームカムＣＺ４１との交点ｇｉ＋　に
よって定められる位置は、相対的な回転変位の後には、
フォーカスカムＣＦ４と破線で示したズームカムＣＺ４
！との交点ｇ４ｓによって定められる位置に移動し、光
軸上での移動量はΔＸｚ、となる。このように、第１鏡
筒１０を第２鏡筒２０に対してφだけ光軸と直交方向に
回転移動させることによって、変倍兼合焦群としての第
３レンズ群Ｇ、及び第４レンズ群Ｇ、をそれぞれΔＸＺ
、　、ΔＸｚ、だけ光軸上で移動することができ、これ
によって所望の変倍状態への移行がなされる。

以上のように、変換後の移動軌跡を利用することによっ
て、合焦の際に変倍兼合焦レンズ群が変倍時に移動する
移動軌跡（ズームカム）に沿って移動することにより合
焦を可能にすることができる。つまり変倍時にはフォー
カスカム（第１、第２レンズ群については案内用の直線
軌跡）あるいはズームカムの一方を光軸と直交するθ方
向に移動することで各レンズ群の光軸上の位置を変化せ
しめて変倍を行ない、合焦時には同一撮影距離に対して
は合焦レンズ群細々の光軸方向の移動量が異なっていて
もフォーカスカムをΔＦ（実施例１ではＲ＝１．０ｍで
ΔＦ＝−２，４嗣）だけ移動することで合焦がなされる
。

９３は第２図に示した変換後の移動軌跡から算出した焦
点距離Ｆ＝３６．５０．６０．７０．８５．１０２　ｍ
ｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ＝　０．８５．１．
０．１．５．２，０．３．０．５．０　ｍの時の合焦の
ためのフォーカスカムを有する第２鏡筒の繰出ＩΔＦ　
（ＤＦ）、及びΔＦに対応する各レンズ群の実際の繰出
量ΔＸ（ＤＸ）、更に各レンズ群に光軸上の変位量ΔＸ
を与えた時の結像点の変位量（ＢＰ）を示したものであ
る。ｌの上段が各変倍状態における種々の撮影距離Ｒに
ついての結像点の変位量（ＢＦ）を示し、中段は各撮影
距離Ｒに対して最適合焦がなされるに必要なフォーカス
カムの移動量ΔＦ　（ＤＦ）を示している。尚、このフ
ォーカスカムの移動量ΔＦ　（ＤＦ）は、望遠端におい
て結像点の変位が無くなるような値を選定したものであ
る。また、下段は各ΔＦに対応する各レンズ群の実際の
繰出量ΔＸ　（ＤＸ）（７）値を、焦点距離Ｆ＝３６．
５０．６０．７０．８５．１０２ｆｆｉＩ１１の各変倍
状態における撮影距離Ｒ＝０゜８５．１．０．１．５．
２．０．３．０　、’　５．０　ｍの各場合について示
している。下段においては左端の数字は全系の焦点距離
Ｆを示し、右端は撮影距離Ｒを示し、これらの中間の数
字は順に第ルンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇい第３レンズ
群Ｇ、及び第４レンズ群Ｇ、についての実際の繰出量Δ
Ｘ（ＤＸ）の値である。

尚、何れの値についても、物体側へ移動する場合を正の
値として示している。

この去ユからそれぞれの焦点距離、撮影距離で結像点の
変位量が小さく、最大でも０．０６７ｍｍ程度であり、
いかなる変倍状態においても、またあらゆる物体距離に
対しても十分焦点深度内に収まっている。従って、フォ
ーカスカムを有する第２鏡筒とズームカムを有する第１
鏡筒との光軸方向での相対的移動という極めて簡単な機
構により、全変倍域にわたって常に良好な合焦がなされ
ることがわかる。

以上のことから、各変倍状態、撮影距離、更には合焦群
により合焦時の繰出量が異なっても、合焦のためにフォ
ーカスカムＣＦＩ、　ＣＦ２．　ＣＦ３．　ＣＦ４とズ
−ムカムＣＺ１．　Ｃ２０，Ｃ２０，Ｃ２０との光軸方
向での相対的な移動量としての新たな変数ΔＦを設定す
ることによって、合焦のために必要な移動部材の移動量
が変倍状態によって変化することなく一定の量ΔＦで達
成され、所謂マニュアルフォーカスに対応できることが
明らかである。尚、物体距離に応じて両カムの光軸方向
での相対移動量ΔＦが変化することはｌの中段に示した
とおりである。

次に、人工は合焦に伴う結像点の変位Ｉを完全に零に最
適化するために必要なΔＦの値を、それぞれの変倍状態
、撮影距離Ｒについて、変換後の移動軌跡から求めたも
のである。紅の上段は焦点距離Ｆ＝３６．５０．６０．
７０．８５．１０２叩の各変倍状態における撮影距離Ｒ
＝　０．８５．１．０．１．５．２゜０．３．０．５．
０ｍの時の合焦のためのフォーカスカムを有する第２鏡
簡の最適繰出量ΔＦ　（ＤＦ）を示しており、中段は各
撮影距離Ｒに対して望遠端において最適合焦がなされる
に必要なフォーカスカムの移動量を示している。また、
下段は各ΔＦに対応する各レンズ群の実際の繰出量ΔＸ
（ＤＸ）の値を、焦点距離Ｆ＝３６．５０．６０．７０
．８５．１０２Ｍの各変倍状態における撮影距離Ｒ＝　
０．８５．１．０．１．５．２．０．３．０．５．０　
ｍの各場合について示している。

この表土の上段の各位から、ΔＦの値は同一撮影距離Ｒ
については値が極めて接近しており、変倍に伴う変化量
が極めて小さくなっていることが分かる。従って、オー
トフォーカスを用いてズームカムを有する第１鏡簡とフ
ォーカスカムを有する第２鏡筒とを光軸方向で相対的に
変位させる場合においても、その補正量が極わずかであ
るため、合焦の遠志性が良くなることが明らかである。

第５Ａ図〜第５Ｆ図には、本発明の詳細な説明に用いた
上記実施例１について、撮影距離無限遠の時における焦
点距離Ｆ＝３６．５０．６０．７０．８５．１０２　ｍ
ｍの各変倍状態での諸収差図を示した。また、第５Ｇ図
〜第５Ｌ図には１、同じく焦点距離Ｆ＝３６．５０．６
０、ＴＯ１８５，１０２ｍの各変倍状態において、撮影
距離Ｒ＝Ｏ６８５ｍに対して、本発明によって得られた
変換後の移動軌跡から算出された第１鏡筒と第２鏡筒と
の光軸上での相対変位量ΔＦを与えて合焦した場合（各
レンズ群の軸上変位量ΔＸは表３に示した）の諸収差図
を示した。

移動軌跡は撮影距離Ｒ＝１．ＯｍのΔＸ１φ、ΔＦから
決められたものであり、Ｒ＝０．８５ｍに対応する繰出
量は移動軌跡から従属的に決定されるにもかかわらず、
各諸収差図の比較から、近距離収差変動が極めて小さく
抑えられており、本発明の有効性がうかがえる。

尚、第２図に示した変換後のフォーカスカムとズームカ
ムとの関係について、第４レンズ群Ｇ４のフォーカスカ
ムとズームカムの交差する角度が望遠側で小さくなるた
めに、変倍及び合焦の時にカム溝に沿ってレンズ群を移
動させるための機構上の問題が生じる場合が考えられる
。しかしながらこのような場合には、変換後の全ての軌
跡をθ方向に比例拡大または縮小することによって、変
倍及び合焦のための操作に影響を与えることなく両カム
の交差角度だけを変えることが可能となる。

また別の方法としては予め交差角度を考慮してΔＦを設
定することも可能である。

以上は表１及び第２図に示した４群構成のズームレンズ
系において、第３レンズ群Ｇ、と第４レンズ群Ｇ、との
相対的移動によるフローティングを行ないながら合焦す
る場合についての説明であったが、合焦を可能とするの
は第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との移動に限ら
ず、他のレンズ群の移動によっても合焦は可能であり、
他の合焦方法においても本発明が同様に適用可能である
ことを以下に説明する。

ｆｉ５は、上記実施例１の４群構成のズームレンズ系に
おいて、第３レンズ群Ｇ、のみの移動によって合焦を行
う場合の撮影距離Ｒ＝１ｍに対する繰出量ΔＸと換算値
φを示し、ｌは第２レンズ群Ｇ、のみの移動によって合
焦を行なう場合のＲ＝１ｍに対するΔＸ１φを示す。ま
た、表ユは最前レンズ群である第ルンズ群Ｇ１の移動の
みによって合焦を行う場合のＲ＝１．５ｍに対する繰出
量ΔＸと換算値φを示している。

そして、第６図は第３レンズ群による合焦の場合の変換
後の移動軌跡であり、これは第３Ａ図の変換関係図にｌ
のΔＸ、φとΔＦ＝　　１．０ｍｍを用いて変換したも
のである。そしてこの変換後の移動軌跡から算出した各
焦点距離、撮影距離における合焦のための繰出量ΔＦ１
ΔＸ１そしてΔＸを与えられた時の結像点の変位量を、
前記嚢」−と同様にして、ｌに示した。

同じく、第７図は第２レンズ群Ｇ、による合焦の場合の
変換後の移動軌跡を示しており、これは第９図に示した
変換関係図の如き変換操作において、紅のΔｘ１φと、
撮影距離Ｒ＝１ｍに対してΔＦ＝２．０ｍｍとして変換
したものである。そしてこの変換後の移動軌跡から算出
した各焦点距離、撮影距離における合焦のための繰出量
ΔＦ１ΔＸ１そして結像点の変位量を表呈に示した。

同様に、第８図は第ルンズ群Ｇ、による合焦の場合の変
換後の移動軌跡であり、これは第９図の変換関係図の変
換操作において、［７のΔｘ１φの値と、撮影距離Ｒ＝
１．５ｍに対してΔＦ　＝　１０．０鵬として変換した
ものである。そしてこの変換後の移動軌跡から算出した
各焦点距離、撮影距離における合焦のための繰出量ΔＦ
１ΔＸ１そして結像点の変位量を５１０に示した。

尚、第９図に示した変換関係図による変換操作は、第３
Ａ図及び第３Ｂ図において説明した場合と、合焦時の移
動方向を逆としている他は全く同様である。

以上の老」−１ｌ、９１０から、いずれの場合において
も結像点の変位量は小さく充分に焦点深度に収まってお
り、本発明による合焦方式が同様に有効であることが分
かる。

以上の結果から表土及び第１図に示したズームレンズ系
においては、実質的に合焦可能などのレンズ群に対して
も、本発明が利用できる。そして、いかなる合焦方式に
おいても、一定の撮影距離Ｒに対しては変倍状態の如何
に関わらず合焦に必要な移動量ΔＦをほぼ一定に維持で
き、複数の合焦群の繰出量が異なる場合でも良好な合焦
が達成できることがわかる。

次に、本発明は上述した４群構成のズームレンズ系に限
られるものではなく、他のズームレンズ系に適応した場
合についても有効であることを述べる。

第１Ｏ図に示したズームレンズ系は、物体側から順に正
屈折力の第ルンズ群Ｇｌ、負屈折力の第２レンズ群Ｇｔ
−、正屈折力の第３レンズ群Ｇ１、負屈折力第４レンズ
群Ｇい及び正屈折力第５レンズ群Ｇ。

の５つのレンズ群からなるものであり、広角側から望遠
側への変倍に際して、全てのレンズ群が物体側に移動す
る構成である。このズームレンズ系の諸元を衣旦に示し
、第１Ｏ図のレンズ構成図には、各レンズ群の変倍時の
移動軌跡を併記した。尚、ここでは第３レンズ群Ｇ、の
変倍時の移動軌跡が光軸に対して４５６の角度を成す直
線となるように横軸（光軸方向）と縦軸（θ方向）を選
んである。

次に、このズームレンズ系において、撮影距離１．５ｍ
で近距離収差変動を抑えて高性能を保つために、第３レ
ンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４及び第５レンズ群Ｇ、を
所謂フローティングを行ないながら移動することによっ
て合焦した場合の、光軸方向への移動量ΔＸとθ方向へ
の換算値φを表理に示した。

そして、第１１図には、第３Ａ図に示した変換関係図の
如き変換操作において、衷且に示したΔＸ、φにおいて
、撮影距離Ｒ＝１．Ｏｍに対してΔＦ＝−１，３７３１
ａｎとして変換した変換後の移動軌跡を示した。

第１１図においては、変換後の各レンズ群の移動軌跡が
互いに干渉しないように、各レンズ群の移動軌跡をθ方
向に平行移動しである。金物構造上はこのように干渉を
防ぐように各レンズ群のカムを切れば問題なく変換前の
軌跡と対応させることが可能である。そして変倍時には
、フォーカスカムあるいはズームカムの一方をθ方向に
相対的に移動することによって、各レンズ群の光軸上の
位置を変化せしめて変倍を行ない、合焦時には同一撮影
距離に対してはフォーカスカムをΔＦだけ光軸方向に移
動することで合焦がなされる。

そして、この変倍後の移動軌跡から算出した各焦点距離
、撮影距離における合焦のための繰出量ΔＸ（ＤＸ）、
ΔＦ　（ＤＦ）、そしてΔＸを与えた時の結像点の変位
量（ＢＰ）を、森ユと同様に、衣用に示した。また、第
１２Ａ図〜第１２Ｆ図には、表１１に示したズームレン
ズ系について、撮影距離無限遠の時における焦点距離Ｆ
＝２８．８．３５．５０．７０．１０５．１４６１！ｌ
Ｉｎの各変倍状態における諸収差図を示した。

また、第１２Ｇ図〜第１２Ｌ図には１、同じく焦点距離
Ｆ＝２８．８．３５．５０．７０．１０５．１４６　ｍ
ｍの各変倍状態において、撮影距離Ｒ＝１．５ｍに対し
て、本発明によって得られた変換後の移動軌跡から算出
された第１鏡筒と第２鏡筒との光軸上での相対変位ＩΔ
Ｆを与えて合焦した場合（各レンズ群の軸上変位量は表
１３に示したΔＸ）の諸収差図を示した。

表置から、結像点の変位量は小さく焦点深度内に十分収
まっていることがわかる。また、諸収差図から、無限遠
は勿論のこと近距離撮影時においても、全変倍域にわた
って極めて優れた結像性能が維持されていることが明ら
かである。

以上のことから本実施例においても各変倍状態、撮影距
離、更に合焦レンズ群ごとに繰出量が異なっても一定の
ΔＦを設定することができ、所謂マニュアルフォーカス
にも十分対応できることがわかる。

更に、本発明をズームレンズ系の全体繰出による合焦方
式に応用した場合について述べる。

第１３図に示したズームレンズは、物体側から順に負屈
折力の第ルンズ群Ｇ＋と正屈折力の第２レンズ群Ｇ、、
ｌ！：からなる２群構成のものであり、各レンズ群が像
面に対して移動することによって変倍がなされるもので
ある。この２群構成ズームレンズ系の諸元を皇］に示し
た。そして、第１３図のレンズ構成図には、変倍時の移
動軌跡を併記した。

尚、ここでは第２レンズ群島の変倍時の移動軌跡が光軸
に対して４５６の角度を成す直線となるように横軸（光
軸方向）と縦軸（θ方向）を選んである。

次に、このズームレンズ系において、撮影距離１．５ｍ
に対して全体繰出を行なって合焦した時の光軸方向への
移動量ΔＸとθ方向への換算値φを人並に示した。

そして、第１４図には、第９図と第１５図に示される変
換関係図の如き変換操作を用い、衣用のΔＸ１φの値に
おいて、撮影距離Ｒ＝１．５ｍに対する光軸方向変位量
ΔＦをΔＦ＝５．０ｍｍとして変換した変換後の移動軌
跡を示した。

尚、第１４図においては、変換後に第ルンズ群ＧＩと第
２レンズ群Ｇ、との移動軌跡が干渉しないように、各レ
ンズ群の移動軌跡をθ方向に平行移動しである。金物構
造上はこのように干渉を防ぐように各レンズ群のカムを
切れば問題なく変換前の軌跡と対応つくことは先に述べ
た通りである。そして変倍時にはフォーカスカムあるい
はズームカムの一方をθ方向に移動することで変倍を行
ない、合焦時には同一撮影距離に対してはフォーカスカ
ムを変倍状態にかかわらずほぼ同一量ΔＦ光軸方向に移
動することで合焦できる。

そして、この変換後の移動軌跡から算出した各焦点距離
、各撮影距離における合焦のための繰出量ΔＸ１ΔＦ１
そしてΔＸを与えた時の結像点の変位量を、衷ユと同様
に、人並に示した。紐から結像点の変位量は小さく、あ
らゆる合焦状態において十分に焦点深度に収まっている
ことがわかる。

以上のことから、ズームレンズ系の全体繰出方式におい
ても本発明を利用することが可能であり、所謂マニュア
ルフォーカスにも十分対応できることがわかる。

このように種々のズームレンズ系において、様々な合焦
方式を想定した場合でも本発明を利用することにより、
従来では対応できなかったマニュアルフォーカスによる
合焦を可能にすることができる。

そして、本発明は実質的にあらゆるズームレンズ系にお
いて、現実的な合焦の解が存在する限り、変倍時に像面
に対して固定しているレンズ群を除く任意のレンズ群の
移動による全ての合焦方式に対して適用することができ
、マニュアルフォーカスによる合焦を可能にし得る画期
的なものである。

ところで、これまで変換関係図としては、第３Ａ図、第
３Ｂ図、第９図及び第１５図を用いて説明したが、この
変換関係は、先に述べたように合焦レンズ群の変倍時の
移動方向、合焦時の移動方向、ΔＦの符号、そしてΔＸ
とΔＦの大小関係などにより様々な場合が考えられる。

そこで、本発明における移動軌跡の変換操作のあらゆる
場合についての変換関係図を第１６図から第２３図にま
とめて示した。これらの各図において、合焦レンズ群の
変倍時の移動方向、合焦時の移動方向、ΔＦの方向（物
体側が正）、そしてΔＸとΔＦの大小関係を、各図の上
部に記号化して示した。これらの記号化した説明は、前
記第３Ａ図、第３Ｂ図、第９図及び第１５図にも同様に
示されている。尚、各変換関係図では、煩雑さを避ける
ために軌跡は全て直線で示したが、全変倍域にわたる変
換軌跡が非線型となることは、前述した各実施例につい
ての変換軌跡から明らかである。

尚、第１６図から第２３図において第１６図と第２０図
、第１７図と第２１図、第１８図と第２２図、第１９図
と第２３図は、それぞれ対応関係にありΔＦの符号を変
えることで対応する関係図に置き換えられる。つまり本
発明においてはある合焦方式を選んだ時にΔＦの符号を
異にする２種類の変換が存在することになる。

そこで、具体例として、第２図に示した変換後の移動軌
跡に対応するもうひとつの変換後の移動軌跡を、第２４
図に示した。第２図は表土及び第１図に示されるズーム
レンズ系の移動軌跡を、第３図の変換関係図（第１６図
と同じ）にｌのΔＸ、φとΔＦ＝２．９を用いて変換し
たものであるが、第２４図は同じズームレンズ系の移動
軌跡を第２０図の変換関係図（第１６図に対応）にｌの
値とΔＦ＝２．９を用いて変換したものである。

そして、第２４図の変換後の移動軌跡から算出した各焦
点距離、撮影距離における合焦のための繰出量ΔＦ１Δ
ＸそしてΔＸを与えられた時の結像点の変位量をｆｉ１
７に示した。表Ｈから、対応する別の変換によっても結
像点の変位量が充分に小さくマニュアルフォーカスに十
分対応できることがわかる。尚、変換後のフォーカスカ
ムとズームカムの交差角度が小さく金物構造的に問題が
ある時は先に述べたように変換後の全ての軌跡をθ方向
に比例拡大縮小すれば変倍、合焦に影響を与えることな
く角度だけを変えることができる。あるいは予め交差角
度を考慮してΔＦを設定してもよい。

尚、これまでの説明でΔＸをφに換算する時、任意のレ
ンズ群の変換前の移動軌跡が光軸と４５゜になるように
選んだが、これも便宜上のことであ表１５サテ、五皿には工又墜（変換後のフォーカスカム及びズ
ームカム）及びｔ３に対応する各レンズ群のフォーカス
カム、ズームカム上でのＸ（光軸）方向及びＸ（光軸）
方向と直交するφ方向との座標を示すカムデータを掲げ
る。

紐の左端から、φｆ（ｎ）は第ｎレンズ群のフォーカス
カム上でのＸ（光軸）方向と直交するφ方向の座標を表
し、Ｘｆ（ｎ）は第ｎレンズ群のフォーカスカム上での
Ｘ（光軸）方向の座標を表し、φｘ（ｎ）は第ｎレンズ
群のズームカム上でのＸ（光軸）方向と直交するφ方向
の座標を表し、Ｘｚ（ｎ）は第ｎレンズ群のズームカム
上でのＸ（光軸）方向の座標を表し、Ｆは焦点距離、Ｒ
は撮影距離を表している。

そして、蟲旦二用には第ｎレンズ群と第２レンズ群との
カムデータを示しており、第１及び第２レンズ群のフォ
ーカスカムは光軸と平行な直線状の案内溝であり、撮影
距離Ｒによらずズームカム上の座標が不変であるため、
撮影距離Ｒの欄は省いている。

表旦二（３）には各焦点距離Ｆ及び各撮影距離Ｒにおけ
る第３レンズ群のフォーカスカムとズームカムのカムデ
ータを示しており、表置ユ（社）には各焦点距離Ｆ及び
各撮影距離Ｒにおける第４レンズ群のフォーカスカムと
ズームカムのカムデータを示している。

衣用は、各レンズ群ともＦ＝３６、Ｒ＝■でノ座標を原
点とし、第２図に示す変換後のフォーカスカムＣＦ３．
　ＣＦ４上での第３、第４レンズ群のφ方向（光軸に垂
直な方向）の移動量にそれぞれ対応するφｆ（３）、φ
ｆ（４）については図中下方への移動を正とし、ズーム
カムＣＺ３．　ＣＺＪ上での第３、第４レンズ群のφ方
向の移動量にそれぞれ対応するφ２（３）、φｚ（４）
についても図中下方への移動を正として表している。ま
た、フォーカスカムＣＦ３．　ＣＦ４上での第３、第４
レンズ群のＸ（光軸）方向の移動量にそれぞれ対応する
Ｘ　ｆ（３）、　Ｘ　ｆ（４）については図中左側（物
体側）への移動を正とし、ズームカムＣＺ３．　ＣＺＪ
上での第３、第４レンズ群のＸ（光軸）方向の移動量に
それぞれ対応するＸｚ（３）、Ｘｚ（４）についても図
中左側（物体側）の移動を正として表している。

次に、第２６図を参照しながら、釦のカムデータ表中の
焦点距離Ｆ＝３６の状態で撮影距離がＲ＝ωからＲ＝　
１５００へのフォーカシングする時の第３レンズ群の動
きを例にとって、木表について説明する。

第２６図に示す如く、Ｃ２０は第３レンズ群のズームカ
ム、ＣＦ３１はＲ＝■の状態でのフォーカスカムの位置
、ＣＦ３ＩはＲ＝　１５００の状態でのフォーカスカム
の位置をそれぞれ示している。そして、撮影距離がＲ＝
■からＲ＝　１５００へフォーカシングに際し、図示の
如く、フォーカスカムはＣＦ３．からＣＦ３ＩへＸ方向
（光軸方向）へΔＦ（ｆｉ３によれば、ΔＦ＝−１．５
７２３）だけ移動し、フォーカスカムとズームカムとの
交点により決定される第３レンズ群の位置は、ｇｓ＋か
らｇ。へ移動する。

このとき、Ｕ二（２１に示す如く、ズームカムＣＺ３に
上に沿って移動する第３レンズ群のＸ方向（光軸方向）
の移動量は、Ｘ　Ｚ（３）＝　−１，２３０８であり、
先に示したムと一致することが理解できる。

同時に、このフォーカスカム上に沿って移動する第３レ
ンズ群のＸ方向（光軸方向）の移動量は、Ｈ＋、：示し
た如く、ｘ　ｆ（３）＝０．３４１５トなる。

ここで、第２６図から分かるように、撮影距離がＲ＝ω
からＲ＝　１５００へフォーカシングによるフォーカス
カムのＸ方向（光軸方向）での実際の移動量ΔＦ（実線
で示すフォーカスカムＣＦ３　、から点線で示すフォー
カスカムＣＦ３．への光軸方向の移動量）は、いま表１
８−（２）より得られたＸｚ（３）＝−１゜２３０８　
、　　Ｘｒ（３）＝０．３４ｔ５の値より、ΔＦ＝Ｘｚ
（３）−Ｘ　ｆ（３）＝　−１，５７２３となる。尚、
この値は、剋に示したΔＦ＝−１．５７２３と一致して
いることが理解できる。

一方、同表の表１８−　（２）に示す如く、フォーカス
カムがＣＦ３．からＣＦ３．の位置へ移動した際に、ズ
ームカムＣＺ３に上に沿って移動する第３レンズ群のφ
方向（光軸に垂直な方向）の移動量はＸｚ（３）＝−０
，７８９１であり、これと同時に、フォーカスカム上に
沿って移動する第３レンズ群のφ方向の移動量はＸ　ｆ
（３）＝　−０，７８９１となる。すなわち、第２６図
及び表１７−（２）に示した具体的な数値からも両カム
についてのφ方向（光軸に垂直な方向）での移動量も一
致していることが理解できる。

このように、表■に示したズームカムとフォーカスカム
により、フォーカスの際に、表３に示した第３、第４レ
ンズ群のＸ方向（光軸方向）での光学的な移動量が得ら
れることが分かる。

次に、第２７Ａ図及び第２７Ｂ図を参照しながら、赳の
カムデータ表中の撮影距離Ｒ＝■の状態で焦点距離がＦ
＝３６からＦ＝１０２への変倍（ズーミング）する時の
第３レンズ群Ｇ、の動きを例にとって、木表について詳
述する。そして、その次に、第２７Ｃ図及び第２７Ｄ図
を参照しながら、釦のカムデータ表中の焦点距離Ｆ　＝
　１０２の状態で撮影距離がＲ＝■からＲ＝　１５００
への合焦（フォーカシング）する時の第３レンズ群の動
きを例にとって、木表について詳述する。

第２７Ａ図は焦点距離Ｆ＝３６．撮影距離Ｒ＝■の状態
における第３レンズ群Ｇ、のフォーカスカムＣＦ３１と
ズームカムＣＺ３の状態を示している。木表用のカムデ
ータは、焦点距離Ｆ＝３６．撮影距離Ｒ＝■の状態を基
準としてフォーカスカムＣＦ３１とズームカムＣＺ３と
が交わる位置を各カムでの原点としている。すなわち、
０ＣＦ３Ｉ（０，０）はフォーカスカムＣＦ３１上での
原点の座標を示しており、Ｏｃｚ、（０゜０）はズーム
カムＣＺａ上での原点の座標を示している。尚、第２７
Ａ図及び後で説明する第２７Ｂ図〜第２７Ｄ図は紙面の
上下方向をφ方向、左右方向（光軸方向）をＸ方向とし
て示しており、各座標は（φ、Ｘ）として表している。

今、撮影距離Ｒ＝■の状態のまま、焦点距離をＦ＝３６
からＦ＝１０２へ変倍すると、表１８−　（２）の第３
レンズ群Ｇ、のカムデータより、焦点距離Ｆ＝１０２の
フォーカスカムＣＦ３１上での座標は、第２７Ａ図に示
す如く、Ａｃｐｓ＋（−３３，６６８６，１７；３８２
０）となる−方、焦点距離Ｆ＝１０２のズームカムＣＺ
ａ上での座標は、Ａｃｚｚ（９，２５５０，１７，３８
２０）となる。

したがって、撮影距離Ｒ＝ωの状態のまま、焦点距離を
Ｆ＝３６からＦ＝１０２への変倍は、ＡＣＦＩ（−３３
，６６８６，ｉ７．３８２０＞とＡ　ｃ　ｚ　ｓ　（９
，２５５０，１７，３８２０）とを一致させれば達成さ
れる。

具体的には、第２７Ｂ図に示す如く、フォーカスカムＣ
Ｐ３１とズームカムＣＺ３とを相対的にφ方向へΔ　”
　　Ｚ（３）Ａｆ（３）Ａ”４２．９２３６だけ移動セ
テ、点線で示すフォーカスカムＣＦ３１の状態から実線
で示すフォーカスカムＣＦ３２の状態にすれば良い。

このとき、点線で示すフォーカスカムＣＦ３１の状態か
ら実線で示すフォーカスカムＣＰ３２の状態となるので
、フォーカスカムＣＦ３１の原点の０ＣＦＩＩ（０゜０
）は、０ｃｒｓ＊（０，０）の位置へ移動する。それに
伴ってＡｃｒ＊＋（−３３，６６８６，１７，３８２０
）はＡＣＦｌｌ（−３３，６６８６、１７，３８２０）
へ移動する。尚、フォーカスカムＣＦ３２上のＡｃｐ＋
ｔ（−３３，６６８６，１７，３８２０＞の座標は、こ
のカム上の原点０゜□ｇ（ｏ、ｏ）を基準にして示して
いる。

よって、フォーカスカムＣＦ３１上のＡＣＦｌｌ（−３
３，６６８６、１７，３８２０）に対応するフォーカス
カムＣＦ３２上のＡ、、Ｆ１２（−３３，６６８６，１
７，３８２０）が、ズームカムＣＺａ上のＡｃｚｓ（９
，２５５０，１７，３８２０）と一致すれば、第３レン
ズ群Ｇ、は光軸方向（Ｘ方向）へＡＸＺ　＝１７．３８
２０だけ移動することになる。

ここで、このΔＸ　Ｌ　（”１７．３８２０）の値は、
先に示した紅の下段の第１ポジシヨン（焦点距離Ｆ＝３
６．撮影距離Ｒ＝■）と第６ポジシヨン（焦点距離Ｆ　
＝　１０２．撮影距離Ｒ＝■）での各群の空気間隔変化
量より求められる第３レンズ群Ｇ、の移動量と一致して
いることが分かる。

したがって、撮影距離Ｒ＝ωの状態を維持しながら、焦
点距離をＦ＝３６からＦ＝１０２への変倍が正確になさ
れていることが理解できる。

次に、第２７Ｂ図に示した焦点距離Ｆ＝１０２．撮影距
離Ｒ＝ωの状態から、撮影距離Ｒ＝　１５００への合焦
をする。

すると、表旦二（３）の第３レンズ群Ｇ、のカムデータ
より、撮影距離Ｒ＝　１５００のフォーカスカムＣＦ３
２上での座標は、第２７Ｃ図に示す如く、原点○、Ｆ、
２（０，０）を基準としてＢ。□！　（−３３，６９５
９，１７，３９６７）となる一方、撮影距離Ｒ＝　１５
００のズームカムＣＺａ上での座標は、原点０ｃｚｓ（
０，０）を基準としてＢ。２゜（９，２２７７、１５，
８２４４）となる。

したがって、焦点距離Ｆ＝１０２の状態のまま、焦点距
離をＲ＝（１）からＲ＝１５００への合焦は、ＢＣＦ＝
　ｔ　（−３３，６９５９，１７，３９６７）とＢ。ｚ
ｓ（９，２２７？、　１５．８２４４）とを一致させれ
ば達成される。

具体的には、第２７Ｄ図に示す如く、フォーカスカムＣ
Ｆ３２とズームカムＣＺ３とを相対的にＸ方向（光軸方
向）へΔＦ＝ＸＺ（３）＋＋　　Ｘｆ（３）ｓ・−１，
５７２３だけ移動せて、点線で示すフォーカスカムＣＦ
３２の状態から実線で示すフォーカスカムＣＦ３３の状
態にすれば良い。

このとき、点線で示すフォーカスカムＣＦ３２の状態か
ら実線で示すフォーカスカムＣＦ３３の状態となるので
、フォーカスカムＣＦ３２の原点のＯＣＦ　ｌ　！　（
０゜０）は、０ｃｒｓｓ（０，０＞の位置へＸ方向へ移
動する。

それに伴ってＢｃｒ＊ｇ（−３３，６９５９，１７，３
９６７）はＢＣＦ１３（−３３，６９５９，１７，３９
６７）へ移動する。

よって、フォーカスカムＣＦ３２上のＢ。Ｐ　Ｉ　！　
（−３３，６９５９、１７，３９６７）に対応するフォ
ーカスカムＣＦ３３上のＢｃｒｃ＋（−３３，６９５９
，１７，３９６７）が、ズームカムＣＺＳ上のＢ　ｃｚ
ｓ（９，２２７？、　１５．８２４４）と一致すれば、
第３レンズ群Ｇ、は光軸方向（Ｘ方向）へ−ＡＸＦ　＝
−１，５５７６だけ移動することになる。

ここで、このΔＸＦｓ　（＝−１，５５７６）の値は、
先に示した表３−（２］の下段中の値と一致することが
分かる。また、フォーカスカムＣＰ３２とズームカムＣ
２３との相対的なＸ方向（光軸方向）の移動量ΔＦ（表
３ではＤＦ）は、先に示したＬＬの中段中の値と一致す
ることが分かる。

したがって、焦点距離Ｆ＝１０２の状態を維持しながら
、焦点距離をＲ＝（１）からＲ＝　１０２への合焦が正
確になされていることが理解できる。

このように、Ｕに示したカムデータより、各焦点距離Ｆ
及び各撮影距離Ｒにおける各レンズ群のフォーカスカム
及びズームカム上での座標位置が分かるのみならず、光
軸方向（Ｘ方向）における各レンズ群の相対的な位置関
係も容易に読み取ることができる。

尚、封において第２図に示した変換後のカムデータを示
したが、各実施例についての変換後のカムデータを、そ
れぞれ順に表１９〜表２４に示している。

釦には、！ニス（変換後のフォーカスカムとズームカム
）及び人工に対応する変換後のカムデータを示しており
、表１９−（１）には第１．第２及び第４レンズ群のカ
ムデータ、表１９−　（２）には第３レンズ群のカムデ
ータをそれぞれ示している。

表憩ニは、！１区（変換後のフォーカスカムとズームカ
ム）及びｔ−に対応する変換後のカムデータを示してお
り、表２Ｏ−（１）には第１１第３及び第４レンズ群の
カムデータ、表２Ｏ−（２）には第２レンズ群のカムデ
ータをそれぞれ示している。

人里には、！工回（変換後のフォーカスカムとズームカ
ム）及び釦に対応する変換後のカムデータを示しており
、Ｊには第ルンズ群のカムデータ、表２ｌ−（２１には
第２．第３及び第４レンズ群のカムデータをそれぞれ示
している。

表荏には、１ｊｉ（変換後のフォーカスカムとズームカ
ム）及び８１３に対応する変換後のカムデータを示して
おり、表２２−（１）には第１及び第２レンズ群のカム
データ、表２２−（２）には第３レンズ群のカムデータ
、表η二（４）には第４レンズ群のカムデータ、表２２
−（４）には第５レンズ群のカムデータをそれぞれ示し
ている。

聚竪には、！ニス（変換後のフォーカスカムとズームカ
ム）及び艮圧に対応する変換後のカムデータを示してお
り、表２３−　ｍには第ルンズ群のカムデータ、表２３
−（２）には第２レンズ群のカムデータをそれぞれ示し
ている。

９２４には、！晟盟（変換後のフォーカスカムとズーム
カム）及び表Ｈに対応する変換後のカムデータを示して
おり、表２４−（１）には第１及び第２レンズ群のカム
データ、表２４−　（２）には第３レンズ群のカムデー
タ、表２４−（３）には第４レンズ群のカムデータをそ
れぞれ示している。

尚、今述べた各表とも先に詳述した表１８と同様な形式
で示しているため、各表の見方は表１８と同様であるた
め、説明は省略する。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明によれば、焦点距離の変化すなわ
ち変倍状態の変化にかかわらず、合焦のために移動する
カム鏡筒の移動量をほぼ一定に維持できるという簡単な
構成でありながら、合焦レンズ群自体の合焦のための移
動量を変倍状態に応じて変化させ、また合焦レンズ群が
複数存在する場合には合焦レンズ群毎に移動量を変える
ことができるため、レンズ系の自由度を最大限に利用す
ることが可能である。このため、複数の合焦レンズによ
り所謂フローティングによる近距離収差変動の補正をも
可能となり、無限遠は勿論のこと近距離物体の撮影にお
いても常に安定して優れた結像性能を保持することが可
能となる。そして、本発明による合焦方式は、実質的に
あらゆるズームレンズ系において現実的な合焦の解が存
在する限り、変倍時に像面に対して固定しているレンズ
群を除いた任意のレンズ群を移動することによる全ての
合焦方式（前玉繰出、全体繰出、内焦リアーフォーカス
、フローティングなど）において、所謂マニュアルフォ
ーカス可能にすることができ、同時にオートフォーカス
の連応性を飛躍的に高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明に用いた実施例１のレンズ
構成と各レンズ群の変倍のための移動軌跡を示す図、第
２図は第１図に示したズームレンズ系において第３レン
ズ群Ｇ、と第４レンズ群Ｇ、とによる合焦方式について
本発明による移動軌跡の変換を行った後のズームカムと
フォーカスカムとの概要を示すカム軌跡の展開図、第３
Ａ図及び第３Ｂ図は、第２図の移動軌跡の変換に用いた
変換操作の変換関係を示す図、第４Ａ図及び第４Ｂ図は
本発明により変換された移動軌跡に対応するズームカム
とフォーカスカムとに上り合焦と変倍がそれぞれ達成さ
れることを示す原理説明図、第５Ａ図〜第５Ｆ図は実施
例１の無限遠合焦時の各変倍状態における諸収差図、第
５Ｇ図〜第５Ｌ図は実施例１の近距離合焦時の各変倍状
態における諸収差図、第６図、第７図及び第８図は第１
図に示したズームレンズ系において第３レンズ群Ｇａ、
第２レンズ群Ｇい第ルンズ群Ｇ１をそれぞれ移動して合
焦を行う場合に本発明を用いて変換されたズームカムと
フォーカスカムとの概要を示すカム軌跡の展開図、第９
図は第７図及び第８図に示した変換軌跡を導くために用
いた変換関係の操作を示す変換関係図、第１Ｏ図は実施
例２のズームレンズ系のレンズ構成及び変倍のための各
レンズ群の移動軌跡を示す図、第１１図は第１０図に示
したズームレンズ系において第３レンズ群Ｇ、第４レン
ズ群Ｇ。及び第５レンズ群Ｇ、の移動による合焦を可能とするた
めの変換後のズームカムとフォーカスカムとの概要を示
すカム軌跡の展開図、第１２Ａ図〜第１２Ｆ図は実施例
２の無限遠合焦時の各変倍状態における諸収差図、第１
２Ｇ図〜第１２Ｌ図は実施例２の近距離合焦時の各変倍
状態における諸収差図、第１３図は実施例３のズームレ
ンズ系のレンズ構成及び変倍のための各レンズ群の移動
軌跡を示す図、第１４図は第１３図に示したズームレン
ズ系においてレンズ全体の移動による合焦を可能とする
ための変換後のズームカムとフォーカスカムとの概要を
示すカム軌跡の展開図、第１５図は第１４図に示した変
換軌跡を導くために用いた変換関係の操作を示す変換関
係図、第１６Ａ図と第１６Ｂ図、第１７Ａ図と第１７Ｂ
図、第１８Ａ図と第１８Ｂ図、第１９Ａ図と第１９Ｂ図
、第２０Ａ図と第２０Ｂ図、第２１Ａ図と第２１Ｂ図、
第２２Ａ図と第２２Ｂ図、第２３Ａ図と第２３Ｂ図はそ
れぞれ本発明による移動軌跡の変換のための変換操作の
各場合を示す変換関係図、第２４図は第１図に示したズ
ームレンズ系において第３レンズ群Ｇ、と第４レンズ群
Ｇ、とによる合焦方式について本発明による移動軌跡を
第２図の場合とは異なる方式で変換した後のズームカム
とフォーカスカムとの概要を示すカム軌跡の展開図、第
２５図はズームレンズ系の一般的な合焦における合焦群
の移動量ΔＸと焦点距離の逆数１／Ｆ及び撮影距離Ｒと
の関係を示す線図、第２６図は表１８に示した本発明に
より変換された第３レンズ群のズームカムとフォーカス
カムとのカムデータによって合焦が達成されることを示
す図、第２７Ａ図及び第２７Ｂ図は表１８に示した本発
明により変換された第３レンズ群のズームカムとフォー
カスカムとのカムデータによって変倍が達成されること
を示す図、第２７Ｃ図及び第２７Ｄ図は表１８に示した
本発明により変換された第３レンズ群のズームカムとフ
ォーカスカムとのカムデータによって合焦が達成される
ことを示す図である。〔主要部分の符号の説明〕Ｇ１・・・第ルンズ群Ｇ２・・・第２レンズ群Ｇ、・・・第３レンズ群Ｇ、・・・第４レンズ群Ｇ、・・・第５レンズ群１０・・・第１鏡筒２０・・・第２鏡筒Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５・・・変換前の移動軌跡
ＣＦＩ、　ＣＦ２．　ＣＦ３．　ＣＦ４．　ＣＦ５・・
・変換後のフォーカスカムの軌跡ＣＺＩ、　ＣＺ２．　Ｃ２０，ＣＺ４．　ＣＺ５・・・
変換後のズームカムの軌跡

Claims

【特許請求の範囲】

変倍と合焦の両方の機能を持つレンズ群を有するズーム
レンズ系において、該変倍と合焦の両機能を持つレンズ
群の変倍用移動軌跡に対応する変倍用案内溝を有する第
１鏡筒部材と、合焦のために該変倍と合焦の両機能を持
つレンズ群を光軸に沿って移動させるための合焦用案内
溝を有する第２鏡筒部材とを有し、該ズームレンズ系の
光軸を回転中心として前記第１鏡筒部材と前記第２鏡筒
部材とを相対的に回転させて変倍と合焦の両機能を持つ
前記レンズ群を前記変倍用案内溝と前記合焦用案内溝と
の交点の変位量により定まる量だけ光軸上を移動させる
ことによって所望の変倍がなされ、前記第１鏡筒部材と
前記第２鏡筒部材とを光軸方向において相対的に移動さ
せて変倍と合焦の両機能を持つ前記レンズ群を前記変倍
用案内溝と前記合焦用案内溝との交点の変位量により定
まる量だけ光軸上を移動させることによって所望の物体
に対する合焦がなされ、所定の物体に対する合焦に必要
な前記第１鏡筒部材と前記第２鏡筒部材との光軸方向で
の相対移動量を変倍状態の如何によらずほぼ一定に維持
しつつ、変倍と合焦の両機能を持つ前記レンズ群の合焦
のための光軸上での移動量が変倍状態に応じて変化し得
るように、前記合焦用案内溝が光軸に対して傾斜した領
域を有する非線型に形成されていることを特徴とするズ
ームレンズ系。