JP2556060B2

JP2556060B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2556060B2
Application number: JP26453487A
Authority: JP
Inventors: 均今成; 吉晴塩釜; 幸男大森
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH01106005A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電動駆動と手動駆動とが可能であって、ズ
ーミングが可能なレンズに関するものである。

（従来の技術）電動駆動と手動駆動とによって光学系の移動が可能な
撮影レンズとして、本出願人により提案された特願昭61
−106083号があり、この公報には自動合焦のレンズの変
位置と手動合焦のレンズの変位量とを合成する手段を投
影レンズに設け、これにより自動合焦の際のレンズの移
動速度を手動合焦操作環によって増加させる等の効果を
奏していた。

そして、この変位量の合成手段としては差動歯車機
構、すなわち自転と撮影光学系の光軸を中心にした公転
とが可能な遊星歯車を主体とした機構が用いられてい
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の開示技術においては合焦時にお
けるレンズの変位量に関してのみ考慮されているだけで
あって、変倍動作（ズーミング）に関してはその構成的
な開示は為されていない。

これに対して、従来から手動操作環を光軸を中心とし
て回動することによって合焦動作を行なうと共に、前記
手動操作環を光軸方向に駆動することによって変倍動作
を行なう、所謂ワンハンドズーム機構と呼ばれるものが
周知であるが、この機構に差動歯車機構等の手動合焦の
際のレンズの変位量と自動合焦の際のレンズの変位量と
を合成する手段を備えたものは存在しない。

そこで、前記差動歯車機構と前記ワンハンドズーム機
構とを備えたレンズを構成するにあたっては、手動合焦
操作と手動変倍操作との何れか一方の操作に伴う動作時
には、他方の手動操作に伴う動作に影響を及ぼすことの
ない機構を提供しなければならない。

本発明は、前記機構を簡単な構成にて得られるズーム
レンズを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決のために本発明では、合焦光学系
（L1）と、変倍光学系（L2、L3）と、手動合焦操作と手
動変倍操作とがそれぞれ可能な手動操作手段（25）と、
モータの駆動力により駆動される電動手段（37）と、前
記手動合焦操作が加えられた前記手動操作手段と該電動
手段のそれぞれに従動し、両手段の一方が動作したとき
にはそれに応じて出力を発生し、双方が動作したときに
は双方の動作を合成した出力を発生する差動歯車列（20
a、19a、19b、13a）と、前記差動歯車列の出力を受けて
前記合焦光学系を駆動する合焦駆動系（11c、13、13c、
47）と、前記手動変倍操作が加えられた前記手動操作手
段に応動して前記変倍光学系を駆動する変倍駆動系（2
5、48）とを有し、前記差動歯車列は、自転と前記両光学系の光軸を中心
にした公転とが可能な遊星歯車（19a、19b）と、前記光
軸と平行に延びた、該遊星歯車の回転軸（19c）と、前
記手動操作手段と前記回転軸とに係合する係合部（50）
とを有し、前記手動操作手段の前記手動合焦操作に応動して、前
記係合部は前記回転軸を前記光軸を中心とした円周に沿
って回転させて前記遊星歯車を自転・公転させ、これに
より前記差動歯車列は前記合焦駆動系を駆動し、前記手動操作手段の前記手動変倍操作に応動して、前
記係合部は前記回転軸に沿って摺動し、これにより前記
合焦駆動系は駆動することなく、前記変倍駆動系のみを
駆動するように構成した。

（作用）本発明のズームレンズによれば、手動操作手段の合焦
操作と変倍操作との何れか一方の操作による動作時に、
他方の操作に伴う動作に影響を及ぼすことのない機構を
簡単な構成にて得られる。

（実施例）第１図、第２図は、本発明の実施例を示し、以下に図
面に基づき自動合焦と手動合焦とが可能な自動合焦用ズ
ームレンズ鏡筒に適用した実施例を説明する。

第１図のズームレンズ鏡筒は、第２図に示す自動焦点
検出装置を有するカメラＢに装着可能であり、自動合焦
撮影時はカメラ側の自動合焦用モータ113の駆動力によ
り合焦光学系L1が駆動されるように構成されている。

第１図において、カメラ本体に装着するためのバヨネ
ット爪11aを有する固定筒11は内筒部11fと外筒部11gと
で構成され、その内筒部11fの内周には、合焦光学系L1
（合焦光学系）、L2、L3（変倍光学系）、L4（マスター
光学系）が保持されている。内筒部11fの外周には、後
で詳しく述べられる、差動歯車機構の一部を構成する外
歯車13aを有するカム筒13と手動操作（合焦及び変倍）
部材25が回転可能に嵌合している。

このカム筒13に設けられたカム溝13cには、直進筒15
に植設された摺動ピン47が固定筒11の内筒部11fに設け
られた光軸方向に延びる直進溝11cを貫通して係合して
いる。このため、カム筒13の回動によって直進筒15は、
合焦光学系L1と共に光軸に沿って移動する。この直進筒
の15と合焦光学系L1とが光軸方向に移動することによっ
て合焦動作が為される。

カム筒13の前部には、距離目盛の表示部分13bがあ
り、固定筒11に設けてある距離表示窓11bを通して読み
取ることができる。

固定筒11の内筒部11fの外周には手動操作部材25の回
転移動筒25bが嵌合している。手動操作部材25は、他に
外部操作される操作部25aから構成されている。回転移
動筒25bの内側には周溝25cが形成され、この周溝25cは
ピン48に係合している。

ピン48は変倍光学系L2の保持筒16に植設されている。
また、ピン48は内筒部11fのカム溝11dと内筒部11fの内
側に嵌合する変倍光学系L2の保持筒17の直進案内溝17a
にも係合している。変倍光学系L3の保持筒17に植設され
たピン49が内筒部11fのカム溝11eに係合している。

従って、手動操作部材25が光軸を中心に回動しても周
溝25cとピン48とが空回りするだけなので、変倍光学系L
2、L3は駆動することはない。

一方、手動操作部材25が光軸方向に移動すると、周溝
25cとカム溝11dとに係合するピン48と一体の保持筒16、
変倍光学系L2が回転しながら光軸方向へ駆動される。こ
のとき、変倍光学系L2の回転が保持筒17の直進溝17a
と、これに係合する２群ピン48とによって３群保持筒17
が２群保持筒16と一体に回転すると同時に、３群保持筒
17に植設されたピン49と固定筒11のカム溝11eとによっ
て保持筒17が光軸方向に移動することで変位動作（ズー
ミング）が為される構成となっている。

操作部材25の外部操作される操作部25aは、操作部25c
と一体の弾性部材40を介して固定部11と挟持しており、
その摩擦力によって手動操作部材25に所定のトルクを与
えている。操作部材25には後述する差動歯車機構の一部
を構成する遊星歯車19a、19bの軸19cを支持する係合部5
0が係合されている。この軸19cの両端には軸と一体の遊
星歯車19a、19bが設けられ、歯車19aは前述した外歯車1
3aに噛み合っている。このため、操作部材25を光軸を中
心に回動させる場合にはと軸19cは操作部材25と一体に
回動し、操作部材25が光軸方向に動く場合（変倍動作）
は、軸19cは操作部材25と連動しない。

固定筒11の外周部11gの内周には前述の遊星歯車19bと
噛み合う第１内歯車20aと、モータ駆動力（第２図のモ
ータ113の駆動力）によって回転するカップリング軸37
の一端に形成されたピニオン歯車37bに噛み合う第２内
歯車20bとが一体に設けられた内歯車筒20が回転可能に
支持されている。

また、外周部11gの内周には、回転板51が回転可能に
支持されており、前述した遊星歯車の軸19cが回転方向
で一体に回動し、かつ光軸方向の移動を規制する構成に
なっている。

さらにまた、外周部11gの内側にはフォトイントラプ
タ53が固定されている。このフォトイントラプタ53は、
その発光部と受光部との間を回転板51に設けられたコー
ド板51a（円周方向に一定間隔で設けられた透光用孔を
有する）が指導操作部材25の回動に伴って回動すること
により、手動操作部材25の回動に応じたパルス信号をレ
ンズ内CPU29に伝えている。固定筒11にはエンコーダ55
が固定されている。

エンコーダ55は、カム筒13の先端部に固定された摺動
ブラシ57がその表面を摺動することによって、摺動ブラ
シ57の位置つまりカム筒13の回転角度位置に応じたコー
ドが出力されるよう導体パターンが形成されている。つ
まり、合焦光学系L1,L2が無限遠位置、至近位置、その
他の位置の何れにあるかを示す信号をレンズ内CPU29に
伝えている。

レンズ内のCPU29は、レンズマウント接点ピン31に板
バネ33を介して接続されており、接点ピン31、板バネ33
は、接点ハウジング35によってマウント内径部に保持さ
れている。

固定筒11に螺合しているクランプネジ45は、そのネジ
込みによって、内歯車筒20の外周を押圧し、内歯車筒20
の回動を妨げることができるように構成されている。

上記構成を有するズームレンズにおいては、手動合焦
操作では、手動回転筒25の回転に応動して係合部50が回
転軸19cを合焦光学系L1及び変倍光学系L2、L3の光軸を
中心とした円周に沿って回転して遊星歯車19a、19bを自
転・公転させ、これにより差動歯車列20a、19a、19b、1
3aが手動操作筒25の操作量に応じた量だけカム筒13を回
転させ、カム溝13cとピン47との係合により合焦光学系L
1を駆動させる。

手動変倍操作では、手動回転筒25の光軸方向への移動
に応動して係合部50が回転軸19cに沿って摺動し、合焦
光学系L1を駆動させることなく、カム溝11dとピン48と
の係合により変倍光学系L2、L3のみを駆動させる。

第２図は、本実施例のレンズ鏡筒ＡをカメラボディＢ
に装着した状態のシステム構成を模式的に表した概略図
である。尚、第１図と同等の部品には第１図と同一番号
を付してある。

第２図において、撮影レンズＡを固定筒11に設けられ
たバヨネット爪11aを介してカメラ本体Ｂ側のレンズマ
ウント141に装着すると、レンズ側カップリング軸37は
カメラ本体側カップリング軸125と結合する。そのカッ
プリング軸125は、ボディ内CPU（演算処理装置）111の
駆動信号によって制御されるモータ113により摩擦クラ
ッチ115及び減速ギヤ列121,123を介して回転駆動され
る。

合焦光学系L1を通過した被写体からの光は、可動ミラ
ー129で一部が反射して焦点板133に被写体像を結像す
る。その被写体像は、コンデンサーレンズ134、ペンタ
プリズム135およびファインダー接眼レンズ136を介して
観察される。

可動ミラー129の中央部に設けられた半透鏡部を透過
した一部の光は、サブミラー131にて反射され、結像レ
ンズを含む一対の受光装置（瞳分割式自動焦点検出装
置）127の受光面上に結像する。その受光装置127によっ
て光電変換された信号は、ボディ内CPU111に送られ、結
像状態に応じてデフォーカス量（予定焦点面からの像面
ズレ量及び方向）が求められる。

ボディ内CPU111は、レンズ接点33、31及びボディ側接
点139を介してレンズ内CPU29と電気的に接続されてお
り、レンズに関する種々の情報をレンズ内CPU29内部のR
OMから読み出すことができる。そこで、カップリング単
位回転量当たりの像面移動量を表す情報を読み出して前
述のデフォーカス量から、合焦させる為に必要なモータ
駆動量を求める。モータ駆動が開始されると、モータ軸
に設けられたコード板119とフォトインタラプタ117によ
って、モータ軸回転量に応じたパルス信号が発生するの
で、所要のモータ回転量に相当するパルスが発生した時
点でモータ駆動を停止し合焦させる。

合焦光学系L1の結像状態に応じて制御されるモータ11
3の駆動によってレンズ側駆動軸37が回転すると、駆動
軸37と一体のピニオン歯車37bが回転する。ピニオン歯
車37bの回転は、内歯車筒20の第二内歯車20bを介して内
歯車筒20に伝えられ、第一内歯車20aが光軸を中心とし
て回転する。この第一内歯車20aの回転により遊星歯車1
9a、19bが回転する。自動合焦のみの場合、遊星歯車19
a、19bを支持する軸19c及び手動回転筒25は、弾性部材4
0の摩擦力によって回転を抑制されているので、遊星歯
車19aの回転により、これと噛み合う外歯車13aを有する
カム筒13が回転する。

従って、手動回転筒25の回転トルクT1とカム筒13の回
転トルクT2とは、T1＞T2なる関係に設定する必要があ
る。

以下に、自動合焦動作時における差動歯車機構の作用
を説明する。

遠距離から至近距離へ自動合焦する場合には、内歯車
筒20の反時計方向の回転により、カム筒13は外歯車13a
と共に時計方向に回転する。このカム筒13の回転により
カム溝13bに係合する摺動ピン47は、直進案内溝11cに案
内されて第１図中で左方へ移動し、直進筒15及び合焦光
学系L1を左方へ変位させる。これにより、無限遠から至
近距離まで焦点調節が自動的に行われる。

また逆に、至近距離から遠距離に自動合焦する場合に
は、ピニオン歯車37bの逆転により内歯車20aが時計方向
に回転し、外歯車13aと共にカム筒13が反時計方向に回
転する。これにより、直進筒15及び合焦光学系L1が右方
へ移動し、遠距離への自動合焦が行われる。

次に、自動合焦動作途中で手動合焦動作を行った場合
の差動歯車機構の作用を説明する。

上記のモータ駆動による自動合焦動作途中において手
動合焦操作を行うと、モータ駆動による内歯車筒20の回
転及び遊星歯車19a、19bの自転と、手動合焦操作による
遊星歯車19a、19bの公転とが合成されてカム筒13を回転
させるような構造（すなわち駆動量合成手段）となって
いる。

また、別の駆動量合成手段の構成としては、モータ駆
動によるカム筒13の駆動と手動操作によるカム筒13の駆
動との何れか一方のみが選択的に作用するように構成す
る場合がある。例えば、自動合焦動作中に被写体のコン
トラストが低くなったり、被写体が急に移動してデフォ
ーカス量が大きくなったりした場合に、焦点検出を行っ
てもデフォーカス量が得られない場合がある。このよう
な場合には、手動にて合焦操作を行う必要がある。すな
わち、デフォーカス量の得られない状態での自動合焦駆
動中に手動合焦操作を行うが、手動操作中に、駆動モー
タ113が撮影者の意図とは無関係に（例えば、自動合焦
の為のスキャン動作を行ってしまう場合等）応答して作
動すると、思うような手動操作ができず不都合がある。
また、デフォーカス量が得られた状態での自動合焦駆動
中に手動合焦操作されると、合焦光学系L1の実際の移動
量は、モータ駆動量と手動操作駆動量との合成量となる
為に、前述のフォトインタラプタ117のパルス数と、合
焦光学系L1の移動量すなわち像面移動量（ピント面での
移動量）との関係がくずれ、正確な合焦が不能となる。

そこで、本実施例では、手動回転筒25が操作されたこ
とをフォトインタプタ53で検知し、撮影レンズの自動合
焦駆動を停止させるようにしている。つまり、手動回転
筒25が操作されると、回転板51も一体に回動するので、
その回転に応じてフォトインタラプタ53からパルス信号
がレンズ内CPU29に伝えられる。このレンズ内CPU29は、
フォトインタラプタ53が一定時間Δｔ内に、一定数Δｎ
以上のパルスを発生した場合には手動合焦操作中である
と判定して、ボディ内CPU111へモータ駆動を停止させる
ための信号（以下、サーボ禁止フラグと称する）を伝え
る。この時間Δｔ及びパルス数Δｎは、その値が極端に
小さいと手動回転筒25の微小な動きでも、モータ113が
停止してしまうため、レンズ鏡筒保持する際、手動操作
環25に手が触れることを絶対に避けなくてはならず、レ
ンズ鏡筒のホールド性が悪くなる。またその値が極端に
大きいと前述のように正確な合焦ができなくなってしま
うので、その値は適当な大きさが必要である。

以上の如く、自動合焦駆動中に手動合焦操作される
と、手動操作環25が回動している間、つまり手動操作さ
れている間はサーボ禁止フラグを出力し続けて、駆動モ
ータ113の駆動を停止させる。手動合焦操作が終了し、
手動操作環25の回動が停止した時点でサーボ禁止フラグ
を出力しないように切り換えてモータ駆動による自動合
焦動作を再開する。ただし、手動操作環25の回動が停止
すると同時にモータ駆動を開始すると、手動操作中に一
瞬でも手動操作環25の動きを止めることができなくな
る。従って、サーボ禁止フラグの出力を停止するタイミ
ングは、手動操作環25の回動が停止してから、一定時間
Δｔ′後に設定する必要がある。このΔｔ′の値は、一
定値に固定しても良いが、レンズの種類、大きさ、撮影
条件によって最適なΔｔ′の値をとるものとする。従っ
て、Δｔ′の値を撮影者が切り換えスイッチによって任
意に変えられるようにしてもよい。また、ボディ側CPU1
11のプログラム上で、レンズからのサーボ禁止フラグが
こなくなった時点から一定時間Δｔ′後にモータ駆動を
再開するように構成しても良い。

本実施例の自動合焦レンズ鏡筒を、自動合焦用でない
カメラボディへ装着した場合又は第２図に示す自動合焦
用のカメラボディへ装着してカップリング軸125を退避
させた（受動合焦モードを選択した）場合には、レンズ
側カップリング軸37は自由になっている。この状態で手
動合焦操作の為に手動操作環25を回動させると、カム筒
13の回転トルクよりも、内歯車筒20の回転トルクが一般
的には小さいので、内歯車筒20のみが回転する為にカム
筒13が回転せず、光学系L1が移動せず、手動合焦操作が
できない。

そこで、本実施例では、手動合焦操作時にはクランプ
ネジ45をねじ込むことで歯車筒20の回転を制限し、手動
回転筒25の回転をカム筒13に伝達させることによって手
動操作を可能としている。

また、クランプネジ45のねじ込みに連動したスイッチ
を設け、クランプされた場合には手動操作中であること
を表す信号をレンズからボディへ送ることも可能であ
る。

以上、第１図、第２図に基づいて本実施例の説明を行
ったが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。例えば、距離目盛り表示は、カム筒13に連動した距
離目盛部13bを設けて行ったが、エンコーダ55に検出可
能なポジション数を増やすことによりエンコーダ55の出
力コードによって、カム筒13の回転位置すなわち撮影距
離を知ることができる。従って、その値を液晶表示素子
などを使ってレンズ側又はボディ側で表示するようにす
ることも可能である。

また、本実施例では、駆動量合成手段が自動合焦動作
による駆動と手動合焦動作による駆動とを合成した場合
の問題点を述べ、合成せずに択一した例（手動操作環25
が操作されたらモータ113の駆動を停止する）について
説明したが、それぞれの駆動を合成しても必ずしもモー
タ駆動を停止する必要はない。例えば、手動操作環25が
手動操作された場合には、その操作量と方向を電気的に
検知し、その操作量に基づきボディ内フォトインタラプ
タ53の出力パルス数を補正してやることで、合焦光学系
L1の移動量とボディ内フォトインタラプタ53の出力パル
スとの相関を維持することができれば、手動操作時にモ
ータ駆動を停止しなくても正確な自動合焦駆動が達成可
能である。

また、本実施例によれば、手動操作環が操作された時
に、その操作量分だけモータ駆動量を電気的に検出して
いるフォトイントラプタ等の出力信号を補正してやるよ
うにした場合には、必ずしも手動操作中にモータ駆動を
停止する必要はない。この場合、モータ駆動量に手動操
作駆動量を加えることが可能で移動光学系の移動スピー
ドを上げることができる等の効果がある。

また、カップリング軸の固定を行なうことによって自
動合焦用であるカメラボディに装着した場合や自動合焦
不能の場合や自動合焦が不確かな場合には、自動合焦駆
動途中でも手動操作部材25を回動するだけで合焦点付近
に迅速に操作でき、さらに手動操作部材25の回動を止め
れば、自動的に自動合焦駆動に復帰して合焦点に自動駆
動できるので同様に迅速な合焦操作が行える効果があ
る。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、手動操作手段の合焦操
作と変倍操作との何れか一方の操作に伴う動作時に、他
方の操作に伴う動作に影響を及ぼすことのない機構を簡
単な構成にて得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例である差動歯車機構付き自動
合焦、手動合焦可能な操作ズームレンズの断面図を示
し、第２図は、前記ズームレンズを自動合焦用カメラボ
ディに装着した際のシステム構成の概略図を示す。（主要部分の符号の説明） 13,19,20……差動歯車機構 55,57……移動端検知手段 45……クランプネジ 25……手動操作環 40……摩擦制動用弾性部材 51a……コード板（手動操作検知手段） 53……フォトインタラプタ（手動操作検知手段） 45……クランプネジ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】合焦光学系と、変倍光学系と、手動合焦操作と手動変倍操作とがそれぞれ可能な手動操
作手段と、モータの駆動力により駆動される電動手段と、前記手動合焦操作が加えられた前記手動操作手段と該電
動手段のそれぞれに従動し、両手段の一方が動作したと
きにはそれに応じた出力を発生し、双方が動作したとき
には双方の動作を合成した出力を発生する差動歯車列
と、前記差動歯車列の出力を受けて前記合焦光学系を駆動す
る合焦駆動系と、前記手動変倍操作が加えられた前記手動操作手段に応動
して前記変倍光学系を駆動する変倍駆動系とを有し、前記差動歯車列は、自転と前記両光学系の光軸を中心に
した公転とが可能な遊星歯車と、前記光軸と平行に延びた、該遊星歯車の回転軸と、前記手動操作手段と前記回転軸とに係合する係合部とを
有し、前記手動操作手段の前記手動合焦操作に応動して、前記
係合部は前記回転軸を前記光軸を中心とした円周に沿っ
て回転させて前記遊星歯車を自転・公転させ、これによ
り前記差動歯車列は前記合焦駆動系を駆動し、前記手動操作手段の前記手動変倍操作に応動して、前記
係合部は前記回転軸に沿って摺動し、これにより前記合
焦駆動系は駆動することなく、前記変倍駆動系のみを駆
動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】前記差動歯車列は、前記電動手段により自転する第一歯車と、前記両光学系の光軸を中心とした円周上に設けられ、該
光軸を中心にして回転可能であり、かつ前記第一歯車が
噛合する第二歯車と、前記光軸を中心とした円周上に設けられ、該光軸を中心
にして回転可能であり、かつ前記遊星歯車が噛合する第
三歯車とを含み、前記遊星歯車は、該第二歯車と該第三歯車とに噛合しな
がら、前記自転と前記光軸を中心にした前記公転とを為
し、前記合焦駆動系は、該第三歯車に応動して前記合焦光学
系を駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載のズームレンズ。
【請求項３】前記手動操作手段のみを作動させるための
回転トルクT1と、前記合焦光学系を移動させるための負
荷トルクT2との関係が、 T1＞T2 を満たしていることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載のズームレンズ。