(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム溝を有するカムリングの回転角をテレ端からワイド端までの有限段数からなる複数の焦点距離ステップに分割し、各ステップにおいてカムリングの回転角を制御することによって、焦点距離を変化させながら無限遠から最短撮影距離までの被写体に合焦可能なステップズームレンズカメラにおいて、各ステップでカムリングの回転に応じて、該カムリングの回転角と線形の関係で光軸方向に移動される、変倍レンズ群を兼ねるフォーカスレンズ群；及び
上記カム溝によって案内され、各ステップでカムリングの回転に応じて、該カムリングの回転角と非線形の関係で光軸方向に移動される、変倍レンズ群を兼ねる調整レンズ群；
を備え、
上記カム溝の各ステップ部分は、カムリングの回転角と無限遠物体に対するピント位置の移動量とが線形の関係となるように上記調整レンズ群を移動させる軌跡を有していることを特徴とするステップズームレンズカメラ。
【請求項２】
請求項１記載のステップズームレンズカメラにおいて、ズームレンズ系は上記フォーカスレンズ群と調整レンズ群の２群構成であり、フォーカスレンズ群は被写体側の前群レンズであり、調整レンズ群は像面側の後群レンズであるステップズームレンズカメラ。
【請求項３】
請求項１または２記載のステップズームレンズカメラにおいて、上記カム溝はさらに、複数のステップ部分で、カムリングの単位回転角とピント位置の移動量が等しくなるように、上記調整レンズ群を移動させる軌跡を有しているステップズームレンズカメラ。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載のステップズームレンズカメラにおいて、
上記フォーカスレンズ群は、カムリングを停止した状態で、該カムリングに対して光軸方向に位置調整可能であり、該フォーカスレンズ群の位置調整によって、各ステップでのピント位置を一致させるズーミング調整を行い、
フォーカシング時に、カムリングの回転に応じて上記フォーカスレンズ群と調整レンズ群をそれぞれ所定の軌跡で移動させて、ピント位置を撮像面位置に一致させるｆＢ調整を行うステップズームレンズカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、カム溝を有するカムリングの回転角を制御してフォーカシングを行うステップズームレンズカメラに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
古典的ズームレンズは、ズーミング時には複数の変倍レンズ群を予め定めたズーミング軌跡で移動させてピント位置を移動させることなく焦点距離を変化させ、シャッタレリーズ時には被写体距離に応じてフォーカスレンズ群を移動させるものである。フォーカスレンズ群は、変倍レンズ群とは独立していることもいずれかの変倍レンズ群と共通であることもある。このような古典的ズームレンズは、カム溝を有するカムリングを手動あるいは電動で無段階に回転駆動させる機械式のズームレンズに広く採用されてきた。
【０００３】
これに対して、ステップズームレンズは、カム溝を有するカムリングの回転角をパルス制御するタイプのレンズに採用されている。このステップズームレンズは、テレ端からワイド端までを有限段数からなる複数の焦点距離ステップに分割し、各ステップにおいてカムリングの回転角を制御することによって、ズーミングを伴ってフォーカシング動作しながら無限遠から最短撮影距離までの全ての被写体距離に合焦できるように設定することを特徴としており、カムリングの回転角は、被写体距離情報に基づきそのステップ内に存在する焦点距離との組み合わせで合焦するようにパルス制御される。
【０００４】
このステップズームレンズは、被写体距離と焦点距離との組み合わせによるフォーカシングテーブルをメモリしておくことにより、シャッタレリーズ時のカムリングの現在位置からのカムリングの回転角を被写体距離に合致するように演算することができるので、基本的にカム溝形状を問わずに、フォーカシングできるという利点がある。このため従来、各ステップ内のカム溝は線形に形成されていた。しかし、カム溝の各ステップを線形に近似すると、カムリングの回転角と像面の移動量との関係が非線形になり、制御が難しくなる。例えば、ステップズームレンズでは、カムリングの回転角をパルス制御できるので、ズーミング調整（各焦点距離でのピント位置を一致させる調整）やｆＢ調整（ピント位置を撮像面（フィルム面）位置に一致させる調整）をカムリングの回転角の設定（補正）で行うことができるが、ステップ内でのカムリングの回転角と像面の移動量との関係が非線形であると、フォーカシング時に、特にｆＢ調整分を含めたパルス数の演算が複雑になる。演算が複雑であると、ＣＰＵやメモリなどの制御系の負担が多くなる。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、従って、フォーカシングや調整における制御の負担を軽減し、高精度なフォーカシングを行うことができる信頼性の高いステップズームレンズカメラを得ることを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、カム溝を有するカムリングの回転角をテレ端からワイド端までの有限段数からなる複数の焦点距離ステップに分割し、各ステップにおいてカムリングの回転角を制御することによって、焦点距離を変化させながら無限遠から最短撮影距離までの被写体に合焦可能なステップズームレンズカメラにおいて、各ステップでカムリングの回転に応じて、該カムリングの回転角と線形の関係で光軸方向に移動される、変倍レンズ群を兼ねるフォーカスレンズ群と、カム溝によって案内され、各ステップでカムリングの回転に応じて、該カムリングの回転角と非線形の関係で光軸方向に移動される、変倍レンズ群を兼ねる調整レンズ群とを備え、カム溝の各ステップ部分が、カムリングの回転角と無限遠物体に対するピント位置の移動量とが線形の関係となるように調整レンズ群を移動させる軌跡を有していることを特徴としている。
【０００７】
このステップズームレンズカメラでは、ズームレンズ系は上記のフォーカスレンズ群と調整レンズ群の２群構成であり、このうちフォーカスレンズ群は被写体側の前群レンズであり、調整レンズ群は像面側の後群レンズであることが好ましい。
【０００８】
さらに、複数のステップ部分で、カムリングの単位回転角とピント位置の移動量が等しくなるように、調整レンズ群の移動軌跡を決定してもよい。
【０００９】
以上のステップズームレンズカメラでは、フォーカスレンズ群を、カムリングを停止した状態で該カムリングに対して光軸方向に位置調整可能とし、該フォーカスレンズ群の位置調整によって、各ステップでのピント位置を一致させるズーミング調整を行い、フォーカシング時に、カムリングの回転に応じて上記フォーカスレンズ群と調整レンズ群をそれぞれ所定の軌跡で移動させて、ピント位置を撮像面位置に一致させるｆＢ調整を行うように用いることが望ましい。
【００１０】
【発明の実施形態】
図１に示す実施形態を参照して本発明の概念を説明する。この実施形態は、図１のズーム軌跡に示すように、それぞれが変倍レンズである第１レンズ群（フォーカスレンズ群）Ｌ１と第２レンズ群（調整レンズ群）Ｌ２を備えた２群タイプのズームレンズに本発明を適用したものであり、ワイド端（ＷＩＤＥ）、中間距離（ＭＩＤＤＬＥ）、テレ端（ＴＥＬＥ）の３つの焦点距離ステップを有している。説明を簡単にするため、第１レンズＬ１と第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に直進案内され、単一のカムリングに、各レンズ群Ｌ１、Ｌ２を案内するズーミングカム溝Ｚ１及びＺ２が形成されていると仮定する。回転駆動されるカムリングの回転位置は、パルス管理される。
【００１１】
第１レンズ群Ｌ１を案内するズーミングカム溝Ｚ１は、最もフィルム面（撮像面）Ｆに接近するワイド端、中間距離、最も離間するテレ端の３つの各ステップにおいて、撮影距離∞としたとき、各ステップ溝Ｚ１−ｉ（ｉ＝１〜３）で線形にフィルム面Ｆとの距離を増減させる軌跡を持っている。換言すれば、各ステップ内では、第１レンズ群Ｌ１の光軸方向の変位量は、カムリングの回転角と線形の関係にある。
【００１２】
これに対し、第２レンズ群Ｌ２用のズーミングカム溝Ｚ２は、ワイド端、中間距離及びテレ端の各ステップに対応する各ステップ溝Ｚ２−ｉ（ｉ＝１〜３）の形状が、古典的ズーミング軌跡、すなわち撮影距離∞のとき、第１レンズ群Ｌ１とともにピント位置を変化させることなく連続的に焦点距離を変化させる仮想ズーミング軌跡に対して変位するように、それ自体が非線形に形成されている。換言すれば、各ステップ内では、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の変位量は、カムリングの回転角と非線形の関係にある。各ステップ溝Ｚ２−ｉの間には、移行域Ｚ２ｙが設けられている。
【００１３】
以上のカム構造において、カムリングを回転させると、ズーミングカム溝Ｚ１により第１レンズ群Ｌ１が移動し、同時に、ズーミングカム溝Ｚ２に従って２群レンズＬ２が移動する。第１レンズ群Ｌ１は、各ステップ溝Ｚ１−ｉの間の移行域において、その光軸方向の移動量とカムリングの回転角との関係が線形になるように案内される。また、第２レンズ群Ｌ２は、各ステップ溝Ｚ２−ｉの間の移行域Ｚ２ｙでは前述の仮想ズーミング軌跡に近づくように案内される。
【００１４】
そして第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２が移行域を過ぎていずれかのステップ部分に達すると、カムリングの回転によってズーミングを伴ってフォーカシングがなされる。例えば、カムリングがワイド端ステップの回転位置で回転駆動されると、ズーミングカム溝Ｚ１のステップ溝Ｚ１−１の形状に従って、第１レンズ群Ｌ１はカムリングの回転角に対して線形の変位量で移動される。一方、ズーミングカム溝Ｚ２のステップ溝Ｚ２−１の形状に従って、第２レンズ群Ｌ２はカムリングの回転角に対して非線形の変位量で、第１レンズ群Ｌ１との相対位置を変化させる。この第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の相対位置変化によって、ワイド端ステップ内では、無限遠撮影距離（∞）と最短撮影距離（近）の間の各被写体に合焦させることができる。ここではワイド端ステップを例に説明したが、中間距離ステップやテレ端ステップでも同様に、カムリングの回転角を制御することによって無限遠撮影距離から最短撮影距離まで合焦させることができる。なお、フォーカシング時には同時に各ステップ内で焦点距離が変化するが、隣接するステップの焦点距離に至ることはない。例えば、ワイド端ステップの最短撮影距離での焦点距離は、中間距離ステップの無限遠撮影距離での焦点距離になることはない。また、カムリングは移行域で停止することはない。
【００１５】
以上のように図１のズームレンズでは、それぞれがカムリングの回転駆動によって所定のズーミング軌跡で移動される変倍レンズ群を構成している第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を、有限段数で分割した焦点距離ステップ内では、該カムリングの引き続きの回転駆動によって光軸方向の相対移動が生じるように構成し、カムリングの回転制御によってズーミングとフォーカシングを可能としている。但し、実際の鏡筒構成では、ズーミングカム溝Ｚ１、Ｚ２を単一のカムリングに形成することは種々の不利益や制約があるため、カムリングには、ズーミングカム溝Ｚ２だけを形成するのが好ましい。第１レンズ群Ｌ１に関しては、ヘリコイド繰出などの手段で前述の動作を行わせることができる。
【００１６】
なお、図１のズームレンズでは、カムリングは、回転に伴って光軸方向に繰り出しされるタイプと、回転時に光軸方向には移動しないタイプのいずれであってもよい。要は、カムリングが回転したときに第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２に以上のような動きが与えられればよい。
【００１７】
本発明は以上の前提において、さらに、ズーミングカム溝Ｚ２におけるステップ溝Ｚ２−ｉの形状を問題とするものである。すなわち、第１レンズ群Ｌ１がズーミングカム溝Ｚ１に従って光軸方向に移動してフォーカシング動作するときに、この第１レンズ群Ｌ１の変位量、すなわちカムリングの回転角（駆動パルス数）と、ステップ内での無限遠物体（一定距離の被写体）に対するピント（像面）位置Ｐ−ｉの移動量との関係が線形をなすように、ステップ溝Ｚ２−ｉを設定したことに特徴がある。以下、その理由と利点を説明する。なお、図１のＰ−ｉは、各ステップで無限遠距離から最短撮影距離に合焦するようにカムリングを回転駆動させたときに、無限遠の被写体が結像する位置を示している。
【００１８】
この本発明の特徴による作用を説明する前に、カムリングに対する駆動パルス数と一定距離の被写体に対するピント位置の移動量との関係が非線形である場合の問題点を説明する。図２は、この比較例を図示したものである。同比較例では、第１レンズ群Ｌ１’に関しては前述の本実施形態と同様に、ステップ溝Ｚ１−ｉ’（ｉ＝１〜３）で、第１レンズ群Ｌ１’の変位量とカムリングの回転角’が線形の関係となるようにズーミングカム溝Ｚ１’の形状が定められている。なお、ズーミングカム溝Ｚ１’に代えてヘリコイド等でも同様の動きを与えることが可能である。一方、第２レンズ群Ｌ２’は、各ステップではフィルム面Ｆに対する距離が変化しないように、ズーミングカム溝Ｚ２’のステップ溝Ｚ２−ｉ’によって案内されている。このステップ溝Ｚ２−ｉ’の形状は、カムリングが光軸方向に移動せずに回転するタイプのズームレンズであれば、同回転方向と平行になるようにカムリングの周方向に向けて形成した線形カム溝であり、カムリングが回転しながら光軸方向に移動するタイプのズームレンズであれば、カムリングの回転繰出方向とは反対方向に傾斜した、いわば線形の戻りカム溝になる。
【００１９】
この比較例では、各ステップで第２レンズ群Ｌ２’が光軸方向に移動せず、実質的には第１レンズ群’が光軸方向に単独で移動されて合焦動作を行うフォーカスレンズ群を構成していると言える。このように、ステップ内で第２レンズ群Ｌ２’を停止させたままフォーカスレンズ群（第１レンズ群Ｌ１’）が移動すれば、カムリングの駆動パルス数とステップ内でのピント位置Ｐ−ｉ’（ｉ＝１〜３）の移動量との関係は非線形になる。この関係は以下の通りに表される。
ΔＰ（ｍ）／ΔＸｉ＝Ｍｊ２−Ｍｉ２・Ｍｊ２（ｍ）
但し、
ΔＰ（ｍ）：横倍率ｍ時における像面移動量、
ΔＸｉ：第１レンズ群の移動量、
Ｍｉ：フォーカスレンズ群（１群）の横倍率
Ｍｊ：フォーカスレンズ群よりも像面側の全レンズ群（２群）の横倍率。
【００２０】
前述のように、ステップズームレンズカメラでは、ピント調整をカムリングの回転角の設定で行うことができるが、ステップ内においてパルス当たりのピント位置の変位量が非線形であると、ピント調整量を、フォーカシング用にパルス管理されたカムリングの回転角に変換して与えるときの演算が煩雑になる。例えば、ズームレンズにおいて、図３に示すようにフィルム面Ｆに対するピント位置がＰｒで示す位置になったとする。ｆＢ調整とは、このようにフィルム面Ｆからのずれ量ｒが一定であるピント位置Ｐｒを、フィルム面Ｆまでシフトさせて一致させる調整である。ここで、ステップ内におけるパルス当たりのピント位置の変位量が非線形であると、ｆＢ調整量（ｒ）に対応するカムリングの回転角を求めるために、非線形に変位するピント位置Ｐ−ｉ’の変位量を短いステップにして直線に近似し、各分割域での傾きを求め、この傾きと被写体距離に応じて、ｆＢ調整量に対応したカムリングの回転角を求めるというステップを要する。そのためには、複雑な演算を行ったり、多くのデータをメモリに格納させるさせる必要があり、制御の負担が大きくなる。
【００２１】
この比較例とした本実施形態の特徴は、第１レンズ群Ｌ１をフォーカシングのためにステップ内で移動させた結果、第１レンズ群Ｌ１の変位量に対して（無限光に対する）ピント位置の移動軌跡が非線形になるような場合において、当該ピント位置の移動軌跡が非線形にならずに線形となるように、第２レンズ群Ｌ２に補正の動きをさせた点にある。つまり、第１レンズ群Ｌ１の移動量と（無限光に対する）ピント位置の移動量とが線形の関係になるように、第２レンズ群Ｌ２がステップ溝Ｚ２−ｉに従って移動される。この関係が線形であることは、図１の各ステップにおいてピント位置の変位を表す線Ｐ−ｉが直線であることに表れている。
【００２２】
第２レンズ群Ｌ２に以上のような補正の動作を与えるには、ズーミングカム溝のステップ溝Ｚ２−ｉの各々に、Ｋが一定となるように以下の式を満たす形状を与えればよい。但し、Ｋは複数のステップそれぞれでは異なっていてもよい。Ｋが複数ステップ相互で異なるということは、図１でフィルム面Ｆに対するＰ−１、Ｐ−２、Ｐ−３の傾きが異なることを意味する。
ΔＰ（ｍ）／ΔＸｉ＝Ｋ
但し、
ΔＰ（ｍ）：横倍率ｍ時における像面移動量、
ΔＸｉ：第１レンズ群の移動量。
【００２３】
このようにズーミングカム溝Ｚ２のステップ溝Ｚ２−ｉの形状を設定すれば、ステップ内でのカムリングの回転角と像面移動量の関係が線形になるので、カムリングの回転角の設定でピント調整、特にｆＢ調整を行う際に、その駆動パルスの演算が簡単になる。具体的には、図３のようにフィルム面Ｆに対するｆＢ調整前のピント位置がＰｒで示す位置であるとき、本実施形態の構成によれば、ピント位置Ｐｒをフィルム面Ｆに一致させるためにのピント移動量ｒと、カムリングの回転角の関係がステップ内で線形であるので、ステップ内では、ピント位置Ｐｒをフィルム面Ｆに一致させる際のカムリングの回転角は一定になる。例えば、図１のワイド端ステップで、無限遠距離（∞）におけるｆＢ調整用のパルス数が１０であれば、最短撮影距離（近）までのいずれの被写体距離でも、ｆＢ調整用のパルス数は１０となる。つまり、１パルス当たりの像面移動量が一定なので、各ステップでは、被写体距離情報に応じたフォーカシング用のパルス数に、一定のｆＢ調整用パルス数を上乗せし、あるいは差し引くだけでｆＢ調整ができ、最終的に決定されるパルス数の演算が容易に行える。実際の制御では、被写体距離情報に応じたフォーカシング用のパルス数を得るための演算式に、このｆＢ調整分のパルス数を予め加味してもよい。
【００２４】
なお、図１に示すステップ溝Ｚ２−ｉの両端部は、無限遠撮影距離と最短撮影距離に対する合焦位置までであるが、ズーミングカム溝Ｚ２は、このステップ溝Ｚ２−ｉの両側にピント調整用の調整領域を有している。この調整領域は、ステップ溝Ｚ２−ｉの合焦機構を損なうことなく第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させる軌跡をなしており、前述のｆＢ調整はこの調整領域を用いて行われる。さらに調整領域は、ステップ溝Ｚ２−ｉと同じく、カムリングの回転角とピント位置の移動量とが線形の関係となるように第２レンズ群Ｌ２を案内させる。つまり、この調整領域とステップ溝Ｚ２−ｉとが、ズーミングカム溝Ｚ２における実際のステップ部分（有効カム溝領域）を構成している。ズーミングカム溝の調整領域に関しては、後述の具体的な構成例に詳しく示す。
【００２５】
以上の説明では、単一のステップ内でカムリングの回転角とピント位置の移動量を線形の関係にすることに着目したが、これに加えて、複数のステップで、カムリングの単位回転角とピント位置の移動量が等しくなるように、ズーミングカム溝Ｚ２の各ステップ溝Ｚ２−ｉを形成することもできる。すなわち、図１で言えば、ピント位置の変位を示すＰ−１、Ｐ−２、Ｐ−３の、フィルム面Ｆに対する傾きを等しくさせるようなカム溝形状になる。このカム溝形状を得るには、ステップ溝Ｚ２−ｉを示す先の式、ΔＰ（ｍ）／ΔＸｉ＝Ｋで、Ｋが複数の分割ステップ相互でも常に一定となるようにステップ溝Ｚ２−ｉの形状を設定すればよい。該構成によれば、ワイド端、中間距離、テレ端の各ステップで、同じ角度カムリングを回転させたときのピント位置移動量が共通になるので、ｆＢ調整を含めたフォーカシング制御がより簡単になる。
【００２６】
本実施形態のズームレンズでは、複数の焦点距離ステップでのピント位置を一致させるためのズーミング調整を、ズーミングカム溝Ｚ２の軌跡に従って第２レンズ群Ｌ２の動作によって行わせることも原理的には可能であるが、ソフト的な制御を簡単にするという観点からは、第１レンズ群Ｌ１の機械的位置の調整によってズーミング調整を行うことが望ましい。具体的な構成例は後述するが、第２レンズ群Ｌ２を案内するカムリングとヘリコイド結合されている別の直進筒を設けて、この直進筒に第１レンズ群Ｌ１を光軸方向に位置調整可能に支持させれば、第１レンズ群Ｌ１を単独で光軸方向に移動させてズーミング調整を行うことができる。これにより、ズーミングカム溝Ｚ２におけるピント調整用の負担領域を減らし、余裕をもってフォーカシング及びｆＢ調整を行わせることが可能になる。
【００２７】
本発明は、以上のようなズーミングカム溝Ｚ２を有するカムリングをパルス管理して回転させることで、ステップズーミングを行うカメラ一般に適用することができ、その具体的な機構は問わないが、次に２群ズームレンズに適用した機械的な構成例を図４以下を参照して説明する。なお、以下の説明において、光軸方向あるいは光軸と平行な方向とは、カメラ完成状態における撮影レンズの撮影光軸Ｏに沿う方向を指すものとする。
【００２８】
ステップズームレンズカメラの本体部には、ズームレンズ鏡筒１１を構成するハウジング１２が固定され、該ハウジング１２の内側には固定鏡筒１３が固定されている。この固定鏡筒１３の内周面には雌ヘリコイド１４が形成されており、さらに雌ヘリコイド１４の形成領域を一部切除して、光軸Ｏと平行な一対の直進案内溝１５が形成されている。
【００２９】
固定鏡筒１３には光軸方向へ長く切欠部が形成されていて、この切欠部に多連ピニオン１６が取り付けられる。多連ピニオン１６は、光軸Ｏと平行な回動中心で回動可能に支持され、そのピニオン部の歯面が固定鏡筒１３の内側に突出されている。ハウジング１２には、モータ支持板１７を介してズームモータ１８が設置されており、このズームモータ１８の駆動軸の回転は、ズームギヤ列１９を介して多連ピニオン１６に伝達される。
【００３０】
ズームモータ１８の駆動軸には複数のスリットが形成されたスリット円板２０が固定されており、このスリット円板２０の回転をフォトインタラプタ２１で検出することにより、ズームモータ１８の駆動量を検出することができる。ズームレンズ鏡筒１１の繰出及び収納動作量はズームモータ１８の駆動量に応じたものであるから、このスリット円板２０とフォトインタラプタ２１からなるパルス検出機構を用いて、後述するカムリング２５の回転角をパルス制御することができる。
【００３１】
固定鏡筒１３の雌ヘリコイド１４には、カムリング２５の外周面の後端付近に形成された雄ヘリコイド２６が螺合されている。雄ヘリコイド２６の光軸方向の幅は、カムリング２５の最大繰出時に外観に露出しない程度に形成されている。このカムリング２５にはさらに、雄ヘリコイド２６が形成された同一周面上に、雄ヘリコイド２６と平行な領域で複数の外周ギヤ部２７が設けられている。それぞれの外周ギヤ部２７の歯は光軸Ｏと平行な方向に形成されており、これに前述の多連ピニオン１６が噛合している。
【００３２】
カムリング２５の内部には、直進案内環２８が配設されている。直進案内環２８の後端部付近には半径方向外方に突出する外方フランジ２９を有し、さらに直進案内間２８の後端面には直進案内板３０が固定されている。この外方フランジ２９と直進案内板３０によって、カムリング２５後端部に設けた内方フランジ３１を挟むことによって、直進案内環２８はカムリング２５に対して、光軸方向には相対移動不能かつ相対回転は可能に結合される。
【００３３】
また直進案内板３０には、周方向に位置を異ならせて、半径方向外方に一対の直進案内突起３２が突設されている。それぞれの直進案内突起３２は、固定鏡筒１３に形成した前述の直進案内溝１５にそれぞれ摺動可能に係合している。従って、直進案内環２８及び直進案内板３０は、光軸方向にはカムリング２５と一体に移動されるが、撮影光軸Ｏを中心とする周方向には固定鏡筒１３に対する相対回転が規制されている。つまり直進案内されている。
【００３４】
以上のカムリング２５と直進案内環２８がズームレンズ鏡筒１１の第１の繰出段部を構成する。この第１繰出段部は、ズームモータ１８によって多連ピニオン１６が所定のレンズ繰出方向に回転されると、外周ギヤ部２７を介してカムリング２５が回転され、雌ヘリコイド１４と雄ヘリコイド２６の関係によって固定鏡筒１３からカムリング２５が回転しながら繰り出される。同時に、直進案内環２８とカムリング２５は相対回転可能に結合されているため、直進案内環２８は、固定鏡筒１３に対して直進案内されながらカムリング２５と共に撮影光軸に沿って移動する。
【００３５】
カムリング２５と直進案内環２８の間には、レンズ支持筒３５が位置している。レンズ支持筒３５の内側にはシャッタ取付環３６が固定され、シャッタ取付環３６の前端部にはシャッタブロック３７が固定されている。シャッタブロック３７はシャッタブレード３８を開閉させるためのシャッタ駆動モータ３４（図１３）を内蔵しており、シャッタ用ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）４４を介してＣＰＵ６０（図１３）から送られるシャッタ開閉信号に応じてシャッタブレード３８を開閉させることができる。
【００３６】
シャッタブロック３７はさらに、１群レンズ枠３９を介して第１レンズ群（フォーカスレンズ群）Ｌ１を支持している。１群レンズ枠３９の外周面とシャッタブロック３７の内周面には、互いに螺合する調整ねじ２４が形成されており、第１レンズ枠３９は、シャッタブロック３７やレンズ支持筒３５に対して、調整ねじ２４に従って光軸方向位置を調整することができる。この光軸方向位置の調整の際には、１群レンズ枠３９とレンズ支持筒３５の間に設けたフリクション部材３３によって、１群レンズ枠３９の位置は安定させることができる。１群レンズ枠３９の位置が決まったら、例えば接着剤Ｐ（図９にのみ示す）でレンズ支持筒３５に固定させる。よって鏡筒完成状態では、第１レンズ群Ｌ１はレンズ支持筒３５に固定され、レンズ支持筒３５と一体的に光軸方向へ移動されるようになる。
【００３７】
図４に示すように、直進案内環２８は、周面が３つの部分円筒状の直進案内部４０に分割された、不完全な筒型形状をなしている。一方、レンズ支持筒３５に固定されたシャッタ取付環３６には、それぞれが光軸Ｏと平行な方向へ向かう３つの第１直進案内溝４１と３つの第２直進案内溝４２が、周方向に交互に形成されている。このうち、それぞれの第１直進案内溝４１には、直進案内環２８の３つの直進案内部４０の各々が嵌合している。この直進案内溝４１と直進案内部４０との嵌合関係によって、シャッタ取付環３６とレンズ支持筒３５とシャッタブロック３７とは、光軸方向に直進案内される。
【００３８】
レンズ支持筒３５の後端付近の外周面には雄ヘリコイド４５が形成されており、この雄ヘリコイド４５は、カムリング２５の内周面に形成した雌ヘリコイド４６に螺合している。カムリング２５が回転すると雌ヘリコイド４６と雄ヘリコイド４５の螺合関係によって、直進案内環２８を介して直進案内されたレンズ支持筒３５が、カムリング２５（第１の繰出段部）に対して光軸方向に前後移動される。つまり、レンズ支持筒３５は、ズームレンズ鏡筒１１の第２段目の繰出段部を構成している。第１レンズ群Ｌ１は、このレンズ支持筒３５と共に光軸方向に移動する。
【００３９】
また、シャッタ取付環３６の第２直進案内溝４２には、第２レンズ群（調整レンズ群）Ｌ２を支持する２群レンズ枠４７に設けた３つの直進案内部４８が光軸方向に摺動可能に嵌合している。この直進案内部４８と第２直進案内溝４２の嵌合関係により、２群レンズ枠４７は直進案内される。２群レンズ枠４７の各直進案内部４８からは、半径方向外方へ向けてカムローラ４９が突設されており、このカムローラ４９が、カムリング２５の内周面に形成した２群案内カム溝５０に摺動可能に嵌まっている。２群案内カム溝５０は撮影光軸Ｏに対して所定の傾斜を有しており、カムリング２５が回転したときには、該２群案内カム溝５０とカムローラ４９の関係によって、直進案内された２群レンズ枠４７がレンズ支持筒３５に対して光軸方向に前後移動される。つまり、カムリング２５が回転したときには、第２レンズ群Ｌ２は、２群案内カム溝５０の形状に従って、第１レンズ群Ｌ１に対して光軸方向に相対移動する。
【００４０】
本ステップズームレンズカメラでは、第１レンズ群Ｌ１は、ヘリコイドによって、カムリング２５の回転角に対して線形の軌跡で光軸方向に移動される。一方、第２レンズ群Ｌ２は、ステップ内でこの第１レンズ群Ｌ１との相対間隔が変化してピント位置が変わるように、２群案内カム溝５０によって案内されている。この２群案内カム溝５０が、図１を参照して説明したズーミングカム溝Ｚ２に相当するカムである。
【００４１】
２群案内カム溝５０の展開形状を図１２に示す。２群案内カム溝５０は、ワイド端からテレ端までのズーミング域内において、１ないし４の４ステップに分割された非線形の軌跡を持っている。この２群案内カム溝５０の分割ステップ溝を、ワイド端側から順に、ステップ溝５０−ｉ（ｉ＝１〜４）とする。ステップ溝５０−ｉは、各ステップ内において、それぞれ無限遠撮影距離（∞）と最短撮影距離（近）の間の各被写体の合焦位置に２群レンズＬ２を移動させることができる軌跡であり、前述の仮想ズーミング軌跡に対して変位している。
【００４２】
各ステップ溝５０−ｉの両端部には調整領域５０ａが設けられている。この調整領域５０ａもステップ溝５０−ｉと同様に合焦機能を備える形状を有しており、ステップ溝５０−ｉの端部を両側の調整領域５０ａ内で動かしても、各ステップ溝５０−ｉ内での合焦動作は、全く同様に行うことができる。図１２で具体的に説明すると、基本のステップ溝５０−４をステップ溝５０−４’のように、調整領域５０ａを用いて変化させても、合焦動作は全く同様に行うことができる。
【００４３】
つまり、２群案内カム溝５０においては、ステップ溝５０−ｉを挟んで両側の調整領域５０ａまでが、４段の各焦点距離ステップで用いられるステップ部分（有効カム溝領域）５６−ｉ（ｉ＝１〜４）を構成している。それぞれのステップ部分５６−ｉは、図１でのステップ溝Ｚ２−ｉとその両側の調整領域に対応しており、カムリング２５の回転角と無限遠物体に対するピント位置の移動量とが線形の関係となるように第２レンズ群Ｌ２を移動させる軌跡を有している。
【００４４】
４段に分けられたステップ部分５６−１、５６−２、５６−３、５６−４の間には、移行域５０ｂが設けられている。移行域５０ｂは、隣接するステップ部分５６−ｉを接続するカム溝であり、各ステップ部分５６−ｉを前述した仮想のズーミング軌跡に近づける作用をする。また、２群案内用カム溝５０は、鏡筒収納時にカムローラ４９を案内する収納域５０ｃを有しており、この収納域５０ｃとワイド端ステップ用のステップ部分５６−１との間にも移行域５０ｄが設けられている。さらに、ステップ溝５０−４を含むテレ端側のステップ部分５６−４の先には、カムローラ４９を２群案内カム溝５０内に導入させるための導入部５０ｅが形成されている。
【００４５】
ワイド端からテレ端までの焦点距離の各ステップや鏡筒収納位置は、固定鏡筒１３の内周面に固定したコード板５１と、第１の繰出段部を構成する直進案内板３０に固定されたブラシ５２との摺接位置の変化によって、有限段数の距離情報として検出することができる。コード板５１はリード線５５を介してＣＰＵ６０に接続されており、固定鏡筒１３に対する直進案内板３０（第１の繰出段部）の光軸方向移動に応じてコード板５１とブラシ５２の摺接位置が変化すると焦点距離ステップが検出される。ブラシ５２は、ブラシ押え板５３と固定ねじ５４を介して直進案内板３０に固定されている。
【００４６】
また、ズームレンズ鏡筒１１の前端部には、鏡筒収納状態で第１レンズ群Ｌ１の前方空間を閉じ、撮影状態で開く開閉バリヤ機構が設けられている。開閉バリヤ機構は、レンズ支持筒３５の前端付近に設けたバリヤ取付台７０に支持された一対のバリヤ羽根７１、該一対のバリヤ羽根７１を閉じ方向に付勢するバリヤ付勢ばね７２、バリヤ駆動環７３などを備えている。バリヤ駆動環７３は、ズームレンズ鏡筒１１を構成するレンズ支持筒３５の光軸方向の進退動作に応じて回転し、一対のバリヤ羽根７１を開閉させる。
【００４７】
レンズ支持筒３５の前方には、この開閉バリヤ機構の前部を覆う化粧板７５が設けられ、該化粧板７５の前面は化粧リング７６で覆われている。また、カムリング２５の前端部には別の化粧リング７７が装着されている。さらに、固定鏡筒１３の前部は、カメラの本体部を構成する前カバー７８で覆われている。
【００４８】
図１３に示すように、ズームレンズカメラ１０はさらに、ズーム操作部材６１、シャッタレリーズ部材６２、測距モジュール６３及び測光モジュール６４を備えており、これらの各部材はＣＰＵ６０に接続されている。ズーム操作部材６１は、ズームレンズ鏡筒１１にズーミング指令、すなわちワイド側からテレ側への移動指令、及びテレ側からワイド側への移動指令を与えるものである。シャッタレリーズ部材６２は、レリーズボタンから構成されるもので、その一段押しで測距モジュール６３への測距指令と測光モジュール６４への測光指令を与え、二段押しでシャッタブロック３７のシャッタ駆動モータ３４を動作させる。シャッタ駆動モータ３４は、測光モジュール６４からの測光出力を受けて、シャッタブレード３８を所定時間開放する。また、ＣＰＵ６０に接続するＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）６５が設けられている。
【００４９】
ＲＯＭ６５には、各ステップ内において、無限遠撮影距離（∞）から最短撮影距離（近）の間の被写体への合焦位置にズームレンズ系を移動させるためのカムリング２５の回転角（パルス数）を求めるための演算式がメモリされている。この演算式には、各ステップで必要とされるｆＢ調整因子、すなわちｆＢ調整用のパルス数が予め含まれている。
【００５０】
この具体例では、ズーミング調整は鏡筒組立時に第１レンズ群Ｌ１の光軸方向位置を調整することで行う。前述の通り、第１レンズ群Ｌ１は、調整ねじ２４に従ってレンズ支持筒３５内での光軸方向位置を調整可能であり、該調整を行うと、停止状態のカムリング２５に対して光軸方向に変位することになる。よって、各焦点距離ステップでのピント位置が一致するように第１レンズ群Ｌ１を光軸方向に位置調整してから接着剤Ｐで固定すれば、ズーミング調整がなされる。
【００５１】
以上のステップズームレンズカメラのズームレンズ系は、次のように動作する。図９の鏡筒収納状態あるいは図１０のワイド端からズームモータ１８が繰出方向に駆動されると、固定鏡筒１３からカムリング２５が回転して繰り出され、直進案内環２８は、固定鏡筒１３によって直進案内されながらカムリング２５と共に前方へ移動する。カムリング２５が回転繰出されると、該カムリング２５の内周面とヘリコイド結合されかつ直進案内されたレンズ支持筒３５が、第１レンズ群Ｌ１と共にさらに光軸前方に移動される。同時に、第２レンズ群Ｌ２は、２群案内カム溝５０の案内によって、レンズ支持筒３５の内側を第１レンズ群Ｌ１とは異なる軌跡で移動する。よって、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２は、互いの間隔を相対的に変化させつつ全体として光軸前方に移動され、ズーミングが行われる。図１１のテレ端からズームモータ１８を収納方向に駆動させると、ズームレンズ鏡筒１１と各レンズ群Ｌ１、Ｌ２は鏡筒繰出時とは反対に動作する。
【００５２】
各焦点距離ステップでのフォーカシング動作は次のように制御される。ズーム操作部材６１を操作して以上の鏡筒繰出または収納動作が行われると、コード板５１とブラシ５２が摺接されて複数に分割された焦点距離ステップのいずれかが検出される。本実施形態では、各ステップの収納（ワイド端）側の所定位置にステップ検出位置が設定されていて、このステップ検出位置から少し繰り出た位置にフォーカシング時のパルスカウントの基準位置が設定される。図示しないが、本ズームカメラは撮影光学系とは別にファインダ光学系を有しているため、ズーム操作の時点では合焦させる必要はない。よってズーム操作を解除すると、ズームレンズ鏡筒１１は、各ステップのパルスカウント基準位置よりも鏡筒収納方向の待機位置で停止する。
【００５３】
この待機状態においてレリーズボタンが半押しされ、測距モジュール６３による測距動作が行われるとＣＰＵ６０が被写体距離を検出する。すると、この被写体へ合焦する位置にズームレンズ系を移動させるためのカムリング２５の回転角が、ＲＯＭ６５内に格納された演算式に基づいてＣＰＵ６０により演算される。この演算式にはｆＢ調整因子も含まれているため、演算により得られたカムリング２５の回転角には、当該ステップでｆＢ調整を行わせる分のパルス数が含まれている。そして、演算されたカムリング２５の回転角度位置は、パルスカウント基準位置におけるカムリング２５の回転角度位置と比較され、カムリング２５を該基準位置から合焦用の回転角度位置まで駆動するために必要なズームモータ１８の駆動パルスが決定される。
【００５４】
ここでレリーズボタンが全押しされてシャッタレリーズ部材６２からオン信号が入力されると、ズームモータ１８を駆動してズームレンズ鏡筒１１を繰出方向に動作させ、ブラシ５２とコード板５１の接点接触時点、すなわちパルスカウント基準位置からズームモータ１８のパルスカウントを開始する。このパルスカウントは、前述のスリット円板２０とフォトインタラプタ２１を用いて行う。そして、先に演算により決定したパルス数が検出されるとズームモータ１８を停止してズームレンズ系を合焦位置に保持し、シャッタ駆動モータ３４によりシャッタブレード３８を開閉させて撮影が行われる。撮影後には、ズームレンズ鏡筒１１は再びステップごとの待機位置まで戻る。こうして、ソフト的なピント調整（ｆＢ調整）を伴った合焦動作をズームレンズ系に行わせることができる。なお、本具体例では、シャッタレリーズ時に合焦動作を行うようにしているが、フォーカシングの駆動形態はこれには限定されず、例えば測距完了時点でフォーカシングを行っても構わない。また、各ステップでのズームレンズ鏡筒の待機位置も以上の説明と異なっていてもよい。
【００５５】
以上のフォーカシング制御においては、カムリング２５の回転角と無限遠物体に対するピント位置の移動量が線形の関係になるように第２レンズ群Ｌ２を移動させるべく、２群案内カム溝５０の各ステップ部分５６−ｉを形成したので、ソフト的にｆＢ調整を行う際の演算を簡単にすることができる。よって、当該フォーカシング制御におけるＣＰＵ６０の負担を小さくしたり、ＲＯＭ６５が記憶するべきデータを少なくできる。制御の負担が軽減されればそれだけ安価なＣＰＵやメモリを用いることができ、カメラのコストダウンを図ることが可能となる。また、制御が容易であれば、それだけ信頼性が高いズームレンズを得ることができる。
【００５６】
また、機械構成的な観点からは、ｆＢ調整をソフト的に行っているため、ズームレンズ系全体を光軸方向に移動させるような大がかりなｆＢ調整機構を不要にできる。ズーミング調整は、第１レンズ群Ｌ１のみの簡単な位置調整で行うことができる。従って、機械的なピント調整機構は最低限にすることができ、鏡筒構成の簡略化や製造コストの軽減を図ることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、フォーカシングや調整における制御の負担を軽減した、高精度なフォーカシングを行うことができる信頼性の高いステップズームレンズカメラが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるステップズームレンズカメラを２群ズームレンズに適用した場合のズーミング軌跡（カム溝形状）例を示す図である。
【図２】比較例として示す、図１に対応する２群レンズ用軌跡図である。
【図３】ｆＢ調整の概念を示す図である。
【図４】本発明によるステップズームレンズカメラを２群ズームレンズに適用した場合の具体的な機械構成を示す、ズームレンズ鏡筒の収納状態の分解斜視図である。
【図５】図４のズームレンズ鏡筒の一部を拡大して示す分解斜視図である。
【図６】図４のズームレンズ鏡筒の一部を拡大して示す分解斜視図である。
【図７】図４のズームレンズ鏡筒の一部を拡大して示す分解斜視図である。
【図８】図４のズームレンズ鏡筒の一部を拡大して示す分解斜視図である。
【図９】図４のズームレンズ鏡筒の収納状態を示す上半断面図である。
【図１０】図４のズームレンズ鏡筒のワイド端における上半断面図である。
【図１１】図４のズームレンズ鏡筒のテレ端における上半断面図である。
【図１２】カムリングの展開図である。
【図１３】図４ないし図１２に機械的構成を示すステップズームレンズカメラの制御回路系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１  ズームレンズ鏡筒
１２  ハウジング
１３  固定鏡筒
１８  ズームモータ
２０  スリット円板
２１  フォトインタラプタ
２５  カムリング
２８  直進案内環
３５  レンズ支持筒
３９  １群レンズ枠
４７  ２群レンズ枠
４９  カムローラ
５０  ２群案内カム溝
５０−１  ５０−２  ５０−３  ５０−４  ステップ溝
５０ａ  調整領域
５０ｂ  ５０ｄ  移行域
５０ｃ  収納域
５０ｅ  導入部
５１  コード板
５２  ブラシ
５６−１  ５６−２  ５６−３  ５６−４  ステップ部分
６０  ＣＰＵ
６５  ＲＯＭ
Ｌ１  第１レンズ群（フォーカスレンズ群）
Ｌ２  第１レンズ群（調整レンズ群）
Ｏ  撮影光軸
Ｐ−１  Ｐ−２  Ｐ−３  ピント位置
Ｚ１  Ｚ２  ズーミングカム溝
Ｚ１−１  Ｚ１−２  Ｚ１−３  ステップ溝
Ｚ２−１  Ｚ２−２  Ｚ２−３  ステップ溝
【図１】
0003559512.tif 000002
【図２】
0003559512.tif 000003
【図３】
0003559512.tif 000004
【図４】
0003559512.tif 000005
【図５】
0003559512.tif 000006
【図６】
0003559512.tif 000007
【図７】
0003559512.tif 000008
【図８】
0003559512.tif 000009
【図９】
0003559512.tif 000010
【図１０】
0003559512.tif 000011
【図１１】
0003559512.tif 000012
【図１２】
0003559512.tif 000013
【図１３】
0003559512.tif 000014