(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散的な複数のズーム位置領域を持ったズームレンズにおいて、所定のズーム位置領域から異なるズーム位置領域に遷移する際に間隔を変化させながら光軸に沿って移動するレンズ群Ａとレンズ群Ｂとを有し、それぞれのズーム位置領域で該レンズ群Ａとレンズ群Ｂは、該レンズ群Ａとレンズ群Ｂ以外のレンズ群の移動と連係して全系の像面を一定位置に維持するように、一定の間隔で光軸に沿って移動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記レンズ群Ａは、階段状の機械的なカムを利用して移動することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
前記レンズ群Ｂは、電子カムを利用して移動することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項４】
前記レンズ群Ａの光軸方向の位置を読み取ることによりズーム位置を検出するズーム位置検出手段を有し、この検出結果に基づいて前記レンズ群Ｂの光軸上の位置を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に変倍部よりも像面側のレンズ群又は該変倍部の一部のレンズ群で合焦（フォーカス）を行った所謂インナーフォーカス（リヤーフォーカス）式を利用するときの移動レンズ群を移動させるときのカム構成を適切に設定し、常に良好なる画像が得られるようにした写真用カメラやビデオカメラ、そして放送用カメラ等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カメラ等に用いられるズームレンズとして、ズームポジション（ズーム位置）によってフォーカス用のレンズ群の繰り出し量が異なる、所謂インナーフォーカス式（リヤーフォーカス式）のズームレンズが種々と提案されている。
【０００３】
一般にインナーフォーカス式のズームレンズは、第１群を移動させてフォーカスを行うズームレンズに比べて第１群の有効径が小さくなり、レンズ系全体の小型化が容易になり、又近接撮影、特に極近接撮影が容易となり、更に比較的小型軽量のレンズ群を移動させて行っているので、レンズ群の駆動力が小さくて済み、迅速な焦点合わせができる等の特長がある。
【０００４】
インナーフォーカス式のズームレンズでは、広角端から望遠端へ焦点距離を変えると（変倍を行うと）同じ物体距離に焦点を合わす為のフォーカス用のレンズ群の移動量（フォーカス量）が種々と変化してくる。この為に特殊なカム機構が用いられている。
【０００５】
例えば、物体側より順に正の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、正の屈折力の第３群、そして正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有し、第１群，第２群，そして第４群を移動させて変倍を行い、第３群を移動させてフォーカスを行うインナーフォーカス式のズームレンズでは、同一距離物体であっても各ズーム位置によってフォーカス用の第３群の移動量が異なっている。この為、このようなズームレンズにおいては変倍用のレンズ群の光軸上の位置を検出し、これよりズーム位置を特定してフォーカスレンズ群の光軸上の位置を駆動制御するようにしている。
【０００６】
従来のズームレンズでは多くの場合、フォーカスレンズ群を他の移動レンズ群と連結して移動することによりカムの数を減らしている。
【０００７】
図３は従来のこのようなズームレンズのレンズ鏡筒の断面概略図である。図４は図３の各レンズ群の変倍に伴う移動軌跡の摸式図である。
【０００８】
図３において１は第１群、２は第２群、３はフォーカス用の第３群、４は第４群、１１，１２，１４は夫々第１，第２，第４群の移動用のカムピン、１３は第２群２から出ているヘリコイドバー、１５はカム溝を有するカム環、１６は直進ガイドを有する固定筒である。固定筒１６に対してカム環１５を回転させることにより第１，第２，第４群は夫々のカムによってその相対間隔を変えながら繰り出して変倍（ズーミング）を行っている。その際、固定筒１６の直進ガイドによってカムピンが回転方向に規制されているので、第１，第２，第４群は回転せず、直進的な繰り出しとなる。
【０００９】
一方、第３群３は第２群２から出ているヘリコイドバー１３によって光軸Ｌに沿って動き、第２群２との相対間隔を変えている。従って第３群３は第２群２に連結してはいるが、ズーミングによる移動量は異なり第２群２と相対間隔を変える。更に第３群３はフォーカシング時にも第２群が固定しているのに対し、第２群側へ光軸Ｌに沿って動く。即ち、第３群３はズーミングに際しても、又フォーカシングに際しても動くもので、所謂コンペンセーターとフォーカス群とを兼用しているような役割を果たしている。このような第３群は、いわば電子カムといわれるものを利用して移動させている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
一般にズームレンズにおいてインナーフォーカス方式を採用すると前述の如くレンズ系全体が小型化され、又迅速なるフォーカスが可能となり、更に近接撮影が容易となる等の特長が得られる。
【００１１】
しかしながら反面、変倍用のレンズ群の光軸上の位置を正確に検出してズーム位置を求めないとフォーカス用のレンズ群の光軸上の位置を正しく位置させることができず、ピントずれが生じてくる。図４は図３に示すズームレンズの近軸屈折力配置の説明図である。矢印は広角端Ｗから望遠端Ｔへの変倍に伴う各レンズ群の移動方向を示している。尚、ズーム軌跡は無限遠物体に合焦させた時のそれを示す。
【００１２】
図４において、今実際のズームレンズのズーム位置（ズームポジション）が望遠端Ｔにあったとする。このときズーム位置検出手段によるズームポジションの検知が検出誤差により、あるポジションＸであると判断されたとする。この場合は第２群と第３群との間隔は本来は望遠端のＤＴであるにもかかわらず、ズームポジションＸのときの間隔データＤＸに基づき駆動制御される。従って第３群３の位置は図中点ｂではなく図中点ａの位置に駆動制御される。従って第３群３は点ｂの位置より（ＤＴ−ＤＸ）だけ余分に物体側へ繰り出される前ピン状態になる。
【００１３】
又逆に実際のズームポジションが図中のズームポジションＸの状態であるにもかかわらず、ズーム位置検出手段でズームポジションの検知が望遠端Ｔであると該検出されたとする。この場合には第２群２と第３群３との間隔がＤＸでなければならないのに、第３群３を点ａの位置より繰り下がって点ｂの位置に駆動制御してしまう。これは第３群３を（ＤＴ−ＤＸ）だけ繰り込みすぎることになり、先程とは逆に後ピンとなる。
【００１４】
近年はズームレンズの小型化の為、各レンズ群のパワー（屈折力）を強くし、敏感度を上げる傾向にある。特にフォーカスレンズ群のフォーカス敏感度が高い場合には僅かなズームポジションの読み取り誤差によっても無視できない程のピントずれを引き起こすことになる。
【００１５】
本発明は、変倍用のレンズ群を光軸上階段状に移動させて離散的な複数のズーム位置において撮影可能とする構成のズームレンズにおいて、変倍用のレンズ群の光軸上の位置をズーム位置検出手段で検出し、ズーム位置を特定して該変倍用のレンズ群と連結したフォーカス用のレンズ群の光軸上の位置を電子カムで制御する際、ズーム位置検出手段によるズーム位置の誤検出があってもピントずれの発生を防止し、各ズーム位置でピントずれがなく良好なる画像が得られるズームレンズの提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、離散的な複数のズーム位置領域を持ったズームレンズにおいて、所定のズーム位置領域から異なるズーム位置領域に遷移する際に間隔を変化させながら光軸に沿って移動するレンズ群Ａとレンズ群Ｂとを有し、それぞれのズーム位置領域で該レンズ群Ａとレンズ群Ｂは、該レンズ群Ａとレンズ群Ｂ以外のレンズ群の移動と連係して全系の像面を一定位置に維持するように、一定の間隔で光軸に沿って移動することを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記レンズ群Ａは、階段状の機械的なカムを利用して移動することを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記レンズ群Ｂは、電子カムを利用して移動することを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明において、前記レンズ群Ａの光軸方向の位置を読み取ることによりズーム位置を検出するズーム位置検出手段を有し、この検出結果に基づいて前記レンズ群Ｂの光軸上の位置を設定することを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の近軸屈折力配置の説明図である。図中１は正の屈折力の第１群、２は正の屈折力の第２群、３は正の屈折力の第３群、４は負の屈折力の第４群である。広角端ＸＷから望遠端ＸＴ′への変倍に際して矢印の如く第１，第４群を物体側へ直線的に、又第２群２を階段状に移動させ、第３群を第２群と連結させて第３群との間隔が各ズーム位置において変化するように階段状に移動させている。
【００２５】
本実施形態では図中ズーム位置ＸＷからズーム位置ＸＷ′までの広角端領域をＺＷ、ズーム位置ＸＭからズーム位置ＸＭ′までの中間領域をＺＭ、そしてズーム位置ＸＴからズーム位置ＸＴ′までの望遠端領域ＺＴ、の３つの離散的なズーム位置領域（ズーム位置近傍）において許容し得る範囲でピントの合った（像面変動のない）撮影可能となるズームレンズを構成している。
【００２６】
尚、本実施形態では便宜上ズーム位置の数を３つの場合について示したが、数は限らず複数のズーム位置をとるようにしてもよい。
【００２７】
本実施形態では変倍に伴い第２群２と第３群３とは連結して移動しており、各ズーム位置領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴが変わることに伴い（領域外では）第２群と第３群の相対間隔が互いに変化している。各ズーム位置領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴ内においては前述した通り第２群と第３群とは像面変動がなく、ピントが合った状態となるように略一定にして平行に移動しており、双方の間隔が一定となっている。
【００２８】
レンズ鏡筒の構成は、図３に示す構成と略同じである。即ち第１，第２，第４群は広角端から望遠端への変倍に際して各々の機械的なカムによって、互いに相対的間隔を変えて移動している。第３群は第２群の保持枠に設けたヘリコイドバーによって連結されて変倍に際し、光軸Ｌに沿って動き、第２群との相対間隔を変えながら移動している。
【００２９】
ここで第２群のカムは第１，第４群のカムに対して階段状の機械的なカムとなっており、図１の実線に示されるとおりズーミングに際し階段状に移動する。更に図中のズーム位置ＸＷ〜ＸＷ′間（広角端領域ＺＷ），ズーム位置ＸＭ〜ＸＭ′間（中間領域ＺＭ），ズーム位置ＸＴ〜ＸＴ′間（望遠端領域ＺＴ）においては第３群は第２群に対し略一体で動き、不図示のズーム位置検知手段からの出力により各ポジション間では予めデータとして記憶されている定められた量だけヘリコイドバーによって第２群との相対間隔を変えるよう駆動制御されている。
【００３０】
尚、図１中の第２，第３群の動きを示す線のうち破線は従来例のズームレンズの基準物体距離（無限遠物体）に対する動きを示している。従来例では前述したように第３群がコンペンセーターの役割を果たしていたが、本実施形態の各ズーム位置領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴ内では第２群と第３群とが略一体で図示せぬ像面の位置を一定に保つべく移動している。
【００３１】
即ち各ズーム位置領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴ内においては第２群と第３群とが略一体でコンペンセーターの役割を果たしている。従って各ズーム位置領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴ、即ち図中のズーム位置ＸＷ〜ＸＷ′間，ズーム位置ＸＭ〜ＸＭ′間，ズーム位置ＸＴ〜ＸＴ′間においては夫々そのポジション近傍内であれば第２群がどのズーム位置に止まっていようが第３群との間隔は一定となり、ピントの合った状態となる。
【００３２】
例えば実際のズームポジションは望遠端ＸＴ′であるにもかかわらずズーム位置検出手段がポジションＸＴであると誤検出しても、第２群と第３群との間隔はズーム位置ＸＴ′とズーム位置ＸＴの間ＺＴでは略一定であるのでピント位置は一定となり、ピントに関して何んら支障をきたさない。
【００３３】
従ってズーム位置検出手段の検出精度をゆるくしても、あるいは相対的に電子カムとなっている第３群の他群に対する相対位置敏感度が高くても高精度のピントを保証することができる。
【００３４】
尚第２群の位置敏感度が十分小さい場合には第３群の移動は階段状ではなくとも第２群のみを階段状に移動させることによって上記効果を達成することができる。
【００３５】
本発明のこのような構成は勿論、他のインナーフォーカス式のズームレンズについても同様に適用することが可能である。
【００３６】
図２は本発明の実施形態２の近軸屈折力配置の概略図である。同図において２１は負の屈折力の第１群、２２は正の屈折力の第２群、２３は負の屈折力の第３群である。矢印は広角端ＸＷから望遠端ＸＴへの変倍の際の移動軌跡を示している。像面方向へ繰り込むことによって無限遠物体から至近へのフォーカシングを行っている。第３群は第２群に対してヘリコイドバーにより連結されている。第１，第２群はカムによりズーミング中、移動する。他の符号は前述の図１のものと同じであり、やはりズーム位置ＸＷ〜ＸＷ′間、ズーム位置ＸＭ〜ＸＭ′間，ズーム位置ＸＴ〜ＸＴ′間のズーム位置領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴ内においては第２，第３群は略一体となっていて移動している。
【００３７】
第２群２２の光軸上の位置を検出してズーム位置を特定して第３群２３の光軸上の位置を規定するときにズーム位置検出手段がズーム領域ＺＷ，ＺＭ，ＺＴ内において誤検出しても、この領域内では第２群と第３群との相対的位置は変わらない。
【００３８】
本実施形態ではこのような２つのレンズ群２２，２３の移動範囲ＺＷ，ＺＭ，ＺＴを設けることによりズーム位置検出手段がズーム位置を誤検出してもピントずれの発生を効果的に防止し、各ズーム位置領域において良好なる画像を得ている。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、変倍用のレンズ群を光軸上階段状に移動させて離散的な複数のズーム位置において撮影可能とする構成のズームレンズにおいて、変倍用のレンズ群の光軸上の位置をズーム位置検出手段で検出し、ズーム位置を特定して該変倍用のレンズ群と連結したフォーカス用のレンズ群の光軸上の位置を電子カムで制御する際、ズーム位置検出手段によるズーム位置の誤検出があってもピントずれの発生を防止し、各ズーム位置でピントずれがなく良好なる画像が得られるズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の近軸屈折力配置の説明図
【図２】本発明の実施形態２の近軸屈折力配置の説明図
【図３】従来のズームレンズのレンズ鏡筒の要部断面図
【図４】従来のズームレンズの近軸屈折力配置の説明図
【符号の説明】
１    第１群
２    第２群
３    第３群
４    第４群
ＸＷ    広角端位置
ＸＭ    中間位置
ＸＴ    望遠端位置
【図１】
0003576683.tif 000002
【図２】
0003576683.tif 000003
【図３】
0003576683.tif 000004
【図４】
0003576683.tif 000005