JP2006106241A - ズーム鏡胴 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ鏡胴の光軸方向の位置精度を高めるとともにレンズに加わる外力に対する耐衝撃性を向上させ、切削により製造するカム部材のコストの低減化を図ることができるズーム鏡胴を提供する。
【解決手段】 固定リング２に対し回転直進可能な回転リング３も設ける。回転リング３にはレンズ移動枠を案内するカム溝を有するカム枠７が固着される。さらにキー溝を有する直進案内枠１０が嵌合され、この中に第１群移動枠１３，第２群移動枠１４が、さらに第３群移動枠１８が収容される。各移動枠のピンはカム溝に案内されて光軸方向に変倍駆動される。カム枠７のカム溝は切削により構成され、３個所のカム溝により光軸方向の位置精度が増し、外力に対するカムピン外れなどの耐衝撃性が向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ズーム駆動鏡胴を用いるカメラ全般において、各レンズ移動枠相互の共軸性及び相対位置の精度向上並びに耐衝撃性を考慮したズーム鏡胴に関する。

ズーム鏡胴における基本的なズーム駆動は、各レンズ群がカム部材の回転駆動により光軸方向に移動するものである。ズームレンズが開発された初期においては、上記カム部材は切削カムが大半を占めており、各レンズ群を移動規制する溝やカム部材の回転に必要な部分は、切削による加工を行っていた。その為、カム機構に用いる部品は大変高価なものであった。
近年成型技術が向上し更にカメラとしても、コンパクト化が要求されるようになり、非使用時にはレンズ鏡胴を収納する構造が要求されるようになってきている。
その結果、カム部材は回転駆動だけでなく光軸方向に移動する必要が生じ、カム部材にはギヤ等のような回転を伝達し光軸方向に移動させるメカ部分が一体に設けられるようになった。

また、カム面の成型技術も発達してきており、カム面の成型が、細かく分割した金型で実現できるようになり、内径収縮型，外形スライド型等による所謂、テーパカムが用いられるようになった。
図７は従来のズーム鏡胴で用いられているテーパカムの一例を示す図である。
ズーム鏡胴の大部分が図７に示すようなテーパカム機構であり、カム部材には成型でテーパ溝が形成され、レンズ移動枠に植設されたテーパピンがテーパ溝で嵌合し案内されるようになっている。そしてカム部材上にはカム枠自身を駆動するギヤ等のメカ部材が設けられている。鏡胴構造は使用時にレンズをカメラ本体や固定鏡胴から飛出させるようになる。
特許文献１および２には上記テーパ状のカム溝やテーパピンを用いた例が示されている。

さて、上記のようなズーム鏡胴を用いたカメラの飛び出したレンズを周囲の固い物体に当てたり、カメラを落としてレンズを床などに衝突させたりすると、その衝撃は直にレンズ枠を介してカム面に加わることになる。そのためテーパ溝のカム枠からレンズが外れたり、成型カムのカム駆動メカ部分が破壊したりするような事故が度々起きている。
これを防止する方法の１つとしてレンズ鏡胴に外力が加わると、レンズ鏡胴を構成する部材が動作不能に陥る可能性を低減化した構造が提案されている（特許文献３）。
これは、カム溝に案内される平行コマに加えてテーパピンを設けたものである。テーパピンの外形を利用し、移動筒に設けられるテーパピンにバネによる移動習性を与えておき、外力が加わったとき、移動習性に抗してテーパピンを移動筒内に退避させる構造を採用するものである。

これにより外力に応じてテーパコマ（ピン）が引っ込むため、テーパコマがカム溝の斜面を滑り鏡筒の径方向への移動を防止することができるため、平行コマの、カム溝からの逸脱を従来より抑圧することができる。
特開平９−８０２９２号公報 特開２００２−２８６９９３号公報 特開２００４−５４０２７号公報

しかしながら、特許文献３は、１つのカム溝に対し１つのテーパピン用のテーパ溝を設けており、カム溝が多数の場合にはそれに応じた数のテーパ溝を設けることになる。カム部材にテーパ溝と垂直溝を設けることは、一つの部材に対し切削と成形を用いカム部材製作工程が複雑になり、高価になるという問題がある。また、カム溝が多数の場合にはカム枠に対応のテーパ溝を設ける領域余地は少なくなり、カム部材の強度が問題になることが考えられる。

本発明は、成型によるテーパカムの位置精度の問題および耐衝撃性が弱いという問題を改善し、加えて従来の切削カムによるコスト的な問題点を改善するもので、その目的は、レンズ鏡胴の光軸方向の位置精度を高めるとともにレンズに加わる外力に対する耐衝撃性を向上させ、切削により製造するカム部材のコストの低減化を図ることができるズーム鏡胴を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１は、複数のレンズ群が光軸方向に移動して変倍し、非使用時には、カメラボディー内又は固定鏡胴に収納されるズーム鏡胴において、固定リング部材と、カメラ本体側より回転力が伝達され、前記固定リング部材内を回転直進駆動させられる、成型部材である回転部材と、１つのレンズ群に対し直進移動させるため円筒部分に３個所のレンズ駆動カム溝を有し、各レンズ群の移動枠に設けられる突起部材をそれぞれ対応のレンズ駆動カム溝で案内することにより各レンズ群を光軸方向に相対的に直線移動させるカム部材と、各レンズ群を直進案内する直進案内部材とを有し、前記回転部材および前記カム部材の端部にそれぞれ凹部と凸部を数カ所設け、該凹部と凸部を嵌合することにより前記回転部材と前記カム部材を一体に固着し、前記カム部材のレンズ駆動カム溝を光軸に対し直角方向に切削して形成し、かつ前記突起部材の前記レンズ駆動カム溝の側面に接触する面を光軸に対し直角に構成したことを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記カム部材は、切削加工品であり、該カム部材上にあるレンズ駆動溝および回転部材との嵌合その他表面処理用穴は同一径であり、同一ツールで同時加工して構成したことを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の発明において前記固定リング部材に光軸方向に３個所の直進溝を設けることともに前記直進案内部材に前記直進溝に嵌合する凸部材を設け、前記カム部材を前記直進案内部材の外周に回動自在に嵌合することにより、前記直進案内部材を回転させることなく直進移動させることを特徴とする。
本発明の請求項４は、請求項３記載の発明において前記直進案内部材に光軸方向に複数のキー溝を設け、前記各レンズ群の突起部材を前記キー溝を介して前記レンズ駆動カム溝に嵌合することにより、前記直進案内部材を回転させることなく直進移動させるとともに各レンズ群を直進案内することを特徴とする。

上記構成によれば以下のような種々の効果を得ることができる。
・回転リング部材とカム部材を嵌合して一体構造とし、カム溝を光軸に対し直角で構成しているため、高価な切削カムを単純な形状にして、その働きをレンズ移動枠を光軸方向に決まった相対移動のみさせる部品として安価に提供できる。
・３つのレンズ駆動カム溝の構成と、回転リング部材およびカム部材の一体部材と、固定リング部材でレンズ移動枠を案内する構造であるので、光軸方向の位置精度出しが向上し、上記構造に加えて直進案内部材で直進案内を行うため、光軸出し精度（光軸の放射方向の精度）を高めることができる。
・カムリング部材とカム部材とがカム枠部材を構成するため部品が１点増加するが、カム枠の切削した直角溝により耐衝撃性能も向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
図１は本発明によるズーム鏡胴の実施の形態を示す断面図、図２および図３は本発明によるズーム鏡胴の分解斜視図で、図２は固定リングから直進案内枠までの組立構造を説明するための図、図３は、直進案内枠から第３群移動枠までの組立構造を説明するための図である。なお、図２および図３の各部材は本発明に直接関係する部分のみを記載したものである。
図示しないカメラ本体に一体にベース枠１が固着されている。ベース枠１には固定リング２が固定されている。固定リング２は、円筒形状をしており、固定リング内周面の前端側には３つのカム溝４ａ，４ｂ，４ｃが設けられている。このカム溝４ａ，４ｂ，４ｃはは円周方向６０度間隔で配置され、各カム溝は前端に対し円周方向に平行に形成され、さらに前端に対し所定角度になるように後端方向に延長された形状になっている。このカム溝４ａ，４ｂ，４ｃに回転リング３の３つのピン固定突起５ａ，５ｂ，５ｃが嵌合し回転リング３は回転自在および光軸方向に移動自在となる。カム溝４ａ，４ｂ，４ｃは切削により形成され、溝の側面は光軸に対し直角方向となっている。なお、５ｂ，５ｃは図示されていない。

固定リング２の後端付近の内周面には３つの直進溝２３ａ，２３ｂ，２３ｃが設けられている。この部分には直進案内枠１０の３つの凸部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが嵌合し直進案内されるようになっている。また、固定リング２には図示しないモータからの回転力が伝達されるギヤ部材を噛合させるためのギヤ２４の窓２０ａが形成されている。窓２０ａの前後に設けられている立ち上げ部２１ａおよび２１ｂは上記ギヤ部材の軸を回動可能に係止するものである。
回転リング３は固定リング２の内周面に嵌合し回転直進するもので、回転リング３の内周面の前端付近には６０度間隔で凸部９ａ，９ｂ，９ｃが設けられている。外周面の略中央部には６０度間隔で上述のピン固定突起５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている。さらに後端部の外周の２／３の部分にギヤ２４が形成されている。この回転リング３は成型によって製造される。図４に回転リング３の断面図を示す。

回転リング３の内周面にはカム枠７が一体に固着されて回転リング３とともに回転直進移動する。カム枠７の前端面には６０度間隔で上記凸部９ａ，９ｂ，９ｃにそれぞれ係合する凹部８ａ，８ｂ，８ｃが形成され、さらに中央部には第１移動枠１３のピン固定突起１５を案内する第１群用カム溝２５および第２移動枠１４のピン固定突起１６を案内する第２群用カム溝２６が光軸を中心に対称に３個所設けられている。図５にカム枠７の展開図が示されている。
回転リング３の内周面にカム枠７を挿入して凹部８ａ，８ｂ，８ｃを回転リング３の凸部９ａ，９ｂ，９ｃに係合し、接着剤を用いて一体に固着する。
カム枠７面はすべて切削により加工され、上記溝８ａ，８ｂ，８ｃおよび第１群用カム溝２５，第２群用カム溝２６の溝の側面は光軸に対し直角方向に加工されている。カム枠７に形成されるカム溝や回転リング嵌合の凹部，表面処理用孔は同一ツールで、１回のセッティングで加工できるように単純な形状になっているため製造工程は簡単となる。
また、切削によりカム溝を形成し、１つのレンズ移動枠を３個所のカム溝により案内するため、レンズの光軸方向の位置精度は高く、多数のプレス用のコマを用いて成型されるカム枠より相当向上する。

カム枠７の内周は直進案内枠１０の前端の突堤部１２と円堤部１０ａの間に嵌合され、カム枠７の回転により直進案内枠１０は直進可能である。直進案内枠１０には第１群移動枠１３のピン固定突起１５と第２群移動枠１４のピン固定突起１６をそれぞれ貫通させて嵌合するキー溝２７，２８が３個所設けられている。さらに後端面には固定リング２の直進溝２３ａ，２３ｂ，２３ｃに嵌合して案内される凸部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられている。直進案内枠１０は回転リング３の回転により第１群と第２群の移動枠を、回転させることなく上記直進溝２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより直進移動させる。
直進案内枠１０の中には第１群移動枠１３，第２群移動枠１４および第３群移動枠１５が収容される。直進案内枠１０は上記構造によって各移動枠のレンズの直進方向の光軸出しを正確に行うことができる。

第１群移動枠１３は内部にレンズ２９を有し、外周の後端付近に上述のピン固定突起１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有している。さらに第１群移動枠１３の後ろに、レンズ３９を有する第２群移動枠１４が配置され、該第２群移動枠１４にも上述のピン固定突起１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有している。第１群移動枠１３および第２群移動枠１４は変倍のためにカム枠７の回転により光軸上を進退させられる。

図６にカム溝の嵌合機構を示す。カム溝２５，２６にピン固定突起１５，１６が嵌合する例である。
ピン固定突起１５，１６は第１群，第２群移動枠１３，１４の外周部より突出した円柱形をしており、中央に（ｂ）に示す形状のピン３２を取り付ける孔１３ａ，１４ａおよびネジ部１３ｂ，１４ｂが形成されている。孔１３ａ，１４ａにピン３２を載せビス３３をピン３２に貫通しネジ部１３ｂ，１４ｂに螺合することによりピン３２がピン固定突起１５，１６に固定される。切削されたカム溝２５，２６の内壁にピン３２の外周面が当たり光軸方向に外力が伝わっても耐衝撃性が増加して強固に受けることができ、簡単にカム溝から外れることはない。
カム溝４とピン固定突起５ａについても同様な構成が採用されている。

ファインダユニット１７は図示しない部材により回転リング３に案内されるようになっており、ファインダユニット１７は第１群，第２群の撮影レンズと同様、撮影レンズの変倍に対応してファインダレンズ群が移動するように構成されている。
第３群移動枠１８はレンズ３１を有し、ベース枠１に対し駆動可能になっている。この第３群移動枠１８は別の駆動源から回転力を得て、カメラ本体からのフォーカス動作に連動して光軸方向に移動するようになっている。

つぎにレンズの動作について説明する。
レンズが収納位置にあるとき、カメラ本体側からのズーム変倍動作により、ベース枠１と固定リング２上に設けた図示しないギヤを介して回転リング３が回転する。回転リング３は同時に固定リング２上に設けたカム溝４ａ，４ｂ，４ｃに嵌合しているピン固定突起５ａ，５ｂ，５ｃに取り付けられたピンにより、固定リング２のカム溝４ａ，４ｂ，４ｃに案内されることにより回転しながら光軸方向に移動する。
回転リング３に一体に固着されたカム枠７は、回転リング３と一体に光軸方向に移動しながら回転する。直進案内枠１０はカム枠７に対し回転自在で、光軸方向には、嵌合している為にカム枠３に追随して光軸方向に移動する。ただし、直進案内枠１０は、それ自身の凸部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが固定リング２の直進溝２３ａ，２３ｂ，２３ｃに嵌合している為、カム枠７の回転及び光軸方向移動に対し光軸方向だけの移動を行う。

第１群移動枠１３、第２群移動枠１４は、直進案内枠１０のキー溝に回転不可の状態で嵌合している。また、第１群移動枠１３、第２群移動枠１４には、ピン固定突起１５，１６が一体に固着され、これに取り付けられたピンがカム枠７のカム溝２５，２６に嵌合している。カム枠７の回転により第１群移動枠１３、第２群移動枠１４は、カム枠７のカム溝カム溝２５，２６に案内されて光軸方向に移動してズーム変倍を行う。第１群移動枠１３、第２群移動枠１４のピンはカム枠７の光軸方向に直角に設けられたカム溝の側面に当たっており、第１群移動枠１３が出っ張った状態で衝撃を受けても、カム溝の側面で衝撃を食い止めることができる。

以上の実施の形態は回転リングとカム枠を一体に固定する凸部，凹部は円筒の前端部に設けた例を示したが、後端部に設けても良く、また凸部と凹部を設ける部材が逆であっても良い。また、回転リングのピン固定突起を矩形状の例を示したが、円柱形でも良い。

携帯電話機やディジタルカメラのレンズ鏡筒として用いる。

本発明によるズーム鏡胴の実施の形態を示す断面図である。 本発明によるズーム鏡胴の分解斜視図で、固定リングから直進案内枠までの組立構造を説明するための図である。 本発明によるズーム鏡胴の分解斜視図で、直進案内枠から第３群移動枠までの組立構造を説明するための図である。 回転リングの断面図である。 カム枠の展開図である。 本発明におけるレンズカム溝とピンの嵌合状態を説明するための断面図である。 従来のレンズカム溝とピンの嵌合状態を説明するための断面図である。

符号の説明

１ ベース枠
２ 固定リング
３ 回転リング
４ カム溝
５，１５，１６ ピン固定突起
６ ギヤ部
７ カム枠
８ 凹部
９ 凸部
１０ 直進案内枠
１０ａ 円堤部
１１ 凸部
１２ 突堤部
１３ 第１群移動枠
１４ 第２群移動枠
１７ ファインダユニット
１８ 第３群移動枠
２７，２８ キー溝

Claims (4)

1. 複数のレンズ群が光軸方向に移動して変倍し、非使用時には、カメラボディー内又は固定鏡胴に収納されるズーム鏡胴において、
   固定リング部材と、
   カメラ本体側より回転力が伝達され、前記固定リング部材内を回転直進駆動させられる、成型部材である回転部材と、
   １つのレンズ群に対し直進移動させるため円筒部分に３個所のレンズ駆動カム溝を有し、各レンズ群の移動枠に設けられる突起部材をそれぞれ対応のレンズ駆動カム溝で案内することにより各レンズ群を光軸方向に相対的に直線移動させるカム部材と、
   各レンズ群を直進案内する直進案内部材とを有し、
   前記回転部材および前記カム部材の端部にそれぞれ凹部と凸部を数カ所設け、該凹部と凸部を嵌合することにより前記回転部材と前記カム部材を一体に固着し、
   前記カム部材のレンズ駆動カム溝を光軸に対し直角方向に切削して形成し、かつ前記突起部材の前記レンズ駆動カム溝の側面に接触する面を光軸に対し直角に構成したことを特徴とするズーム鏡胴。
2. 前記カム部材は、切削加工品であり、該カム部材上にあるレンズ駆動溝および回転部材との嵌合その他表面処理用穴は同一径であり、同一ツールで同時加工して構成したことを特徴とする請求項１記載のズーム鏡胴。
3. 前記固定リング部材に光軸方向に３個所の直進溝を設けることともに前記直進案内部材に前記直進溝に嵌合する凸部材を設け、
   前記カム部材を前記直進案内部材の外周に回動自在に嵌合することにより、前記直進案内部材を回転させることなく直進移動させることを特徴とする請求項１または２記載のズーム鏡胴。
4. 前記直進案内部材に光軸方向に複数のキー溝を設け、前記各レンズ群の突起部材を前記キー溝を介して前記レンズ駆動カム溝に嵌合することにより、
   前記直進案内部材を回転させることなく直進移動させるとともに各レンズ群を直進案内することを特徴とする請求項３記載のズーム鏡胴。

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