JP2006227213A - 光学機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 材料の硬度を上げなくても、またカムフォロア部とカム部の鏡筒径方向寸法を大きくしなくても、外力に対して高い強度を有するレンズ鏡筒構造を持った光学機器を提供する。
【解決手段】 光学機器は、カム部14aを有する第1の部材14と、該カム部に係合するカムフォロア部13aを有する第2の部材13とを有し、第1および第2の部材が光軸回りで相対回転することによりカム部が第1および第2の部材を光軸方向に相対駆動する。第1の部材におけるカム部よりも光軸方向一方の側に、第2の部材側に突出してカムフォロアが当接可能な突起部14bを設ける。
【選択図】 図2

Description

本発明は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器に関し、さらに詳しくは、該光学機器のレンズ鏡筒に外力が作用した際に該レンズ鏡筒を駆動するカム係合部の外れを阻止する構造に関するものである。
光軸方向に伸縮するレンズ鏡筒の基本構成の1つとして、カム筒に設けられたカム溝部に、レンズを保持するレンズ保持筒に設けられたカムフォロア部が係合し、カム筒が光軸回りで回転することによりレンズ保持筒が光軸方向に駆動されるというものがある。レンズ保持筒は、上記カムフォロア部に係合する直進キー溝部を有する直進筒によって光軸方向にガイドされる。
このようなレンズ鏡筒において、光学機器を落としてしまったとき等、レンズ鏡筒の前端に外力が加わった場合、カムフォロア部がカム溝部から外れ、レンズ鏡筒の駆動が不可能となるおそれがある。
このため、特許文献1にて提案の光学機器では、レンズ保持筒に設けられたカムフォロア部のうち直進キー溝部に係合する部分に、鏡筒周方向に突出する爪状部分を形成するとともに、直進筒の直進キー溝部に該上記爪状部分が係合するレール部を形成している。これにより、レンズ保持筒に外力が作用した場合に、爪状部分とレール部との係合によってカムフォロア部のカム溝部からの外れが阻止される。
また、特許文献2にて提案の光学機器では、レンズ保持筒に外力が作用した場合に、該レンズ保持筒の光軸方向端部に設けられた接触部が、カム溝部のカム面に当接することによってカムフォロア部のカム溝部からの外れが阻止される。
特開2002−277711号公報(段落0042〜0045、図3等) 特開平10−311491号公報(段落0028〜0029、図2等)
しかしながら、上記特許文献1にて提案の光学機器のようにカムフォロア部に爪状部分を設けると、カムフォロア部におけるカム溝部に係合する部分の大きさ、すなわちカム面への係り量が小さくなる。このため、カムフォロア部やカム溝部を有するカム筒の強度(硬度)をかなり高くしないと、カムフォロア部とカム面との当接箇所に外力が集中することによってカムフォロア部やカム面が変形するおそれがある。
ここで、一般にレンズ鏡筒には、PC(ポリカーボネート)などのエンジニアリングプラスチックが材料として用いられる。これは重量/強度比がよく、複雑な形状を容易に構成することができることによる。しかしながら、エンジニアリングプラスチックの硬度を増すために、一般的手法としてカーボンやガラスなどの繊維を添加すると、カムフォロア部やカム溝部(カム筒)の成型信頼性が低下するという問題がある。
また、カムフォロア部の係り量を増すために、カムフォロア部とカム溝部の鏡筒径方向寸法を大きくすると、レンズ鏡筒の外径が大きくなり、光学機器の小型化を妨げる。
本発明は、材料の硬度を上げなくても、またカムフォロア部とカム部の鏡筒径方向寸法を大きくしなくても、外力に対して高い強度を有するレンズ鏡筒構造を持った光学機器を提供することを目的の1つとしている。
1つの側面としての本発明の光学機器は、カム部を有する第1の部材と、該カム部に係合するカムフォロア部を有する第2の部材とを有し、第1および第2の部材が光軸回りで相対回転することによりカム部が第1および第2の部材を光軸方向に相対駆動する。そして、第1の部材におけるカム部よりも光軸方向一方の側に、第2の部材側に突出してカムフォロアが当接可能な突起部が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、カムフォロア部がカム部と突起部とに当接することで、光軸方向他方から作用した外力を受けることができるので、材料の硬度を上げたり、カムフォロア部とカム部の光軸直交方向(鏡筒径方向)の寸法を大きくしたりしなくても、外力に対して高い強度を有する鏡筒構造を備えた光学機器を実現できる。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図6および図7には、本発明の実施例1であるデジタルスチルカメラ(撮影装置、光学機器)の構成を示している。なお、図6にはカメラの使用状態(鏡筒繰り出し状態)を、図7にはカメラの非使用状態(鏡筒沈胴状態)をそれぞれ示している。
これらの図において、101はカメラ本体である。カメラ本体101は不図示の操作部材および液晶表示装置102を有する外装部材103によって覆われている。また、カメラ本体101は、ファインダブロック104、電気素子等からなる回路を有するハード基板105を有し、さらに不図示の電池、半導体メモリ、光ディスク等の記録媒体に撮影画像を記録する記録装置、フラッシュユニットを有する。106は伸縮式のレンズ鏡筒である。また、107はCCDセンサ、CMOSセンサ等により構成される撮像素子、108はローパスフィルタであり、それぞれベース109に固定されている。
ベース109には、ステップモータおよびネジ送り機構からなる第3レンズ駆動機構112とが取り付けられており、この第3レンズ駆動機構112の作動によって第3レンズユニット110を保持する第3レンズホルダ111が光軸方向に駆動される。
以下、レンズ鏡筒106について、図1および図2を併せ用いて説明する。図6および図7に示す11は固定筒であり、その内周にはカム溝部11aおよび直進キー溝部11bが形成されている。この固定筒11はベース109に固定されている。
固定筒11の内周側には、図1および図2にも示すカム筒(第1の部材)14が配置されている。このカム筒14の外周面の周方向3箇所には、固定筒11の3本のカム溝部11aに係合するカムフォロア14eと、周方向に所定角度範囲で延びる不図示のギヤ部とが設けられている。また、カム筒14の内周面には、第1カム溝部14aと第2カム溝部14fとが形成されている。
図示しないが、ギヤ部には、光軸方向に延びる駆動ギヤが、固定筒11の周壁部に形成された開口を通して噛み合っており、この駆動ギヤが不図示のステップモータ等のカム筒駆動アクチュエータによって回転駆動されることにより、カム筒14は、光軸回りで回転しながら、固定筒11のカム溝部11aとカムフォロア14eとの係合作用によって光軸方向に駆動される。
15はカム筒14の内周(径方向内側)に隣接配置された直進筒(第3の部材)である。この直進筒15の像側(以下、後側ともいう)の端部外周には、フランジ部15fが形成されており、さらに該フランジ部15fの外周には、固定筒11の直進キー溝部11bに係合する直進キー部15eが形成されている。この直進筒15のフランジ部15bは、該直進筒15の物体側(以下、前側ともいう)の端部に配置されたバヨネット爪17とともにカム筒14を光軸方向にて挟み込んでいる。これにより、直進筒117は、カム筒14とともに光軸方向に移動する。但し、固定筒11の直進キー溝部11bに直進キー部15eが係合しているため、カム筒14が回転しても直進筒15は回転しない。
図1および図2にも示すように、直進筒15には、周方向3箇所に、それぞれ光軸方向に延びる第1直進キー溝部15aと、第2直進キー溝部15gとが設けられている。
119は鏡筒沈胴時に第1レンズユニット16を保護するよう閉じるレンズバリアであり、120はこのレンズバリア119を開閉駆動するバリア駆動機構である。これらレンズバリア119およびバリア駆動機構120は、第1レンズユニット16を保持する第1レンズ保持筒(第2の部材)13の前端部に固定されている。
第1レンズ保持筒13の外周面における周方向3箇所には、カム筒14に設けられた第1カム溝部14aに係合するカムフォロア13aが設けられている。また、このカムフォロア13aの根元部分には、直進筒15の第1直進キー溝部15aに係合する直進キー部13bが形成されている。この第1レンズ保持筒13は、直進筒15の第1直進キー溝部15aと直進キー部13bとの係合によって光軸方向への直進移動のみが許容される。第1レンズ保持筒13は、カム筒14が回転すると、第1カム溝部14aとカムフォロア13aとの係合作用によって光軸方向に駆動される。
図6および図7において、122は第2レンズユニットであり、第2レンズホルダ125によって保持されている。また、第2レンズホルダ125には、絞り兼シャッタ羽根123およびシャッタ駆動ユニット124が取り付けられている。
第2レンズホルダ125の外周部には、カム筒14に形成された第2カム溝部14fに係合するカムフォロア127が設けられており、該カムフォロア127は、バネ126によって径方向外方に付勢されてカム筒14の第2カム溝部14fに押圧状態で係合している。また、第2レンズホルダ125の外周部には、直進筒15の第2直進キー溝部15gに係合する直進キー部125bが形成されている。
この第2レンズホルダ125は、直進筒15の第2直進キー溝部15gと直進キー部125bとの係合によって光軸方向への直進移動のみが許容される。該第2レンズホルダ125は、カム筒14が回転すると、第2カム溝14fとカムフォロア127との係合作用によって光軸方向に駆動される。
ハード基板105の回路には、上述したカム筒駆動アクチュエータや、第3レンズ駆動機構112およびシャッタ駆動装置124がフレキシブルプリント基板128を介して電気的に接続されている。
このように構成されたデジタルカメラにおいて、図7に示す非使用状態において不図示の操作部材(メインスイッチ等)を操作すると、ハード基板105上の回路によってカム筒駆動アクチュエータが制御され、カム筒14が回転する。これにより、カム筒14および直進筒15が光軸方向前側に移動するとともに、カム筒14の回転によって第1レンズ保持筒13および第2レンズホルダ125が光軸方向前側に移動する。また、第3レンズ駆動機構112も制御され、これにより第3レンズホルダ111が前側に移動する。こうして、レンズ鏡筒106内の撮影光学系が、図6に示す使用状態(ワイド状態)に配置される。
この使用状態で不図示のレリーズボタンの操作がなされると、オートフォーカス、露出決定動作の後、撮像素子107の露光および取得された画像の記録動作が行われる。
レンズ鏡筒106を組み立てる場合には、図2に示すように、直進筒15の外周面における物体側(前側)の端部に設けられた3箇所の突起15cを、カム筒14の3本の第1カム溝部14aの像面側(後側)の端部に設けられた導入部分14cに位相を合わせ、直進筒15をカム筒14の内側に押し込む。このまま直進筒15を前方に押してゆくと、突起15cが第1カム溝部14aに沿って前方に移動し、前端まで進むと第1カム溝部14aの前端に設けられた抜き部14dから突起15cが抜けて、カム筒14の内側に直進筒15が組み込まれる。
また、第1レンズ保持筒13の直進筒15の内側への組み込みは、カムフォロア13aを第1カム溝部14aの導入部分14cに位相を合わせ、かつ直進キー部13bを直進筒15の第1直進キー溝部15aの導入部分15h(フランジ部15fに形成された開口)に位相を合わせた上で、第1レンズ保持筒13を直進筒15内に押し込むことで行う。
ここで、本実施例では、カム筒14におけるカム溝部14a,14fを除く部分の肉厚は均一ではない。すなわち、図3Aに示すように、カム筒14の内周面14mにおける第1カム溝部14aよりも像面側(図中の右側)には、第1レンズ保持筒13および直進筒15が配置されている鏡筒径方向内方に突出する突起部14bが形成されており、カム筒14におけるこの部分の肉厚が他の部分よりも厚くなっている。なお、図3Bおよび図3Cは、従来におけるカム筒14、直進筒15および第1レンズ保持筒13の一部を模式的に示したものであり、本実施例を示す図3Aと同じく、直進筒15の内周面からカム筒14の外周面までの寸法はDである。
ここで、図3Cには、カム筒14の内周面14mと直進筒15の外周面15mとがほぼ全体で径嵌合した場合を示す。また、図3Bは、直進筒15の厚みを図3Aの場合に比べて薄くした上でカム筒14との当接面(摺動面)の位置を決めるため、直進筒15の外周面15mにおける物体側端部と像面側端部(但し、フランジ部の物体側)とに、カム筒14側に突出し、その外周面がカム筒14の内周面14mに対して当接(摺動)可能な第1および第2の段部15b−1,15b−2を形成した場合を示す。この構成により、図3Cの場合に比べてカム筒14との摺動抵抗を減らすことができる。
さらに本実施例では、図3Bの形状に加え、カム筒14の内周面14mにおける第1カム溝部14aよりも像面側に突起部14bを設けている。この突起部14bは、図3Bの構成において直進筒15の外周面15mとカム筒14の内周面14mとの間にできた空間Sを利用して設けられたものである。突起部14bは、光軸方向において、直進筒15の第1の段部15b−1と第2の段部15b−2との間に突出する。また、突起部14bの内周面は、直進筒15の外周面15mに当接可能となっている。
さらに、突起部14bの物体側の面は、第1カム溝部14aの像面側のテーパカム面14gと連続したテーパ面形状を有する。これにより、第1カム溝部14aの像面側のカム面14gが第1レンズ保持筒13側に実質的に延長され、カムフォロア13aのカム面14gに対する係り量が増加したことになる。したがって、物体側から第1レンズ保持筒13に物体側から外力が加わった場合、カムフォロア13aが該延長されたカム面14gによって受けられるため、図3B,3Cに示す場合に比べて外力吸収面積が増加し、カムフォロア13aやカム面14gの変形を阻止できる。
また、本実施例では、直進筒15の内周面からカム筒14の外周面までの寸法D(つまりは、カム筒14の外周面の径)を変えることなく、突起部14bおよび第1および第2の段部15b−1,15b−2を形成している。これにより、レンズ鏡筒の径を大きくすることなく外力吸収面積を増加させることができる。さらに、光軸方向に第1の段部15b−1,突起部14bおよび第2の段部15b−2の順で直進筒15およびカム筒14に肉厚部を形成することで、直進筒15とカム筒14のそれぞれの肉厚バランスを良好にとることができるため、外力による変形に対して強い構造とすることができる。
また、本実施例では、図4にカム筒14を光軸回りで展開して示すように、突起部14bは、第1カム溝部14aのうちWIDEからTELEまでのズーム領域全体に沿う形で設けられている。これにより、カメラの使用状態において常に外力吸収面積を増加させることができる。また、第1カム溝部14aのうちWIDEから像面側に向かって延びる部分は、WIDEと沈胴位置との間での駆動領域(沈胴領域)であるが、WIDEからTELEまでのズーム領域全体に対してのみ突起部14bを設けることで、沈胴領域にも突起部を設ける場合に比べて、直進筒15に対する回転時における該直進筒15との摺動抵抗を少なくすることができる。
ここで、本実施例の場合、突起部14bのカム筒14の内周面からの突出量および段部15b−1,15b−2の直進筒15の外周面からの突出量を0.05〜0.10mm程度に設定している。前述したように、直進筒15は第1のカム溝部14aを利用してカム筒14の内側に組み込まれるが、この組み込み中に、図4に矩形枠で示すように、直進筒15の第1の段部15b−1がカム筒14の突起部14bに対して当接(干渉)する。図4には、第1の段部15b−1が直進筒15の組み込み時にカム筒14に対してどのような軌跡で移動するかを示している。このとき、第1の段部15b−1は突起部14bを2回横断するように移動する。したがって、仮に第1の段部15b−1が直進筒15の全周にわたって形成されていると、組み込みが難しくなる可能性がある。
このため、本実施例では、第1の段部15b−1を直進筒15の周方向3箇所に分割し、帯状に延びない小さな幅で設けることによって、第1の段部15b−1が突起部14bに干渉する範囲を減らし、かつ直進筒15のうち第1の段部15b−1が設けられていない肉厚が薄い部分の若干の変形を利用して、容易に組み込めるようにしている。なお、組み込みを容易にするために、突起部14bの像面側の面14n又は第1の段部15b−1の物体側の面15nをテーパ面としてもよい。
また、組み込みが可能であれば、周方向の3箇所(3領域)に第1の段部15b−1を帯状に周方向に延びる形状に形成してもよいし、直進筒15の全周にわたって形成してもよい。さらに、第1の段部15b−1をいくつに分割して設けるかは、任意である。
図5には、本発明の実施例2であるデジタルスチルカメラにおけるカム筒14を光軸回りで展開して示している。なお、本実施例が適用されるデジタルスチルカメラの構成は実施例1にて図6および図7を用いて説明したものと同じであるため、説明を省略する。
本実施例では、実施例1に比べて、カムフォロア13aと第1のカム溝部14aのカム面14gとの係り量を更に増やし、より外力吸収面積を増大させるため、カム筒14の突出部14bの突出量は実施例1よりも大きく、0.10mm以上である。
本実施例でも、実施例1の図4にて説明したように、直進筒15をカム筒14に組み込む際には、直進筒15の第1の段部15b−1が図5に示した軌跡でカム筒14に対して移動するが、仮にカム筒14において実施例1のようにWIDEからTELEまでのズーム領域全体に突出部14bが形成されていると、その突出量が大きいことによって第1の段部15b−1の移動が完全に阻止されてしまい、組み込みが不可能になる。このため、本実施例では、実施例1と同様に、第1の段部15b−1を直進筒15の周方向3箇所に分割し、帯状に延びない小さな幅で設け、さらにカム筒14において、一般に使用頻度が高いWIDE付近とTELE付近にのみ突起部14bを設けている。
このように設けられた突起部14bと第1の段部15b−1とは、直進筒15をカム筒14に組み込む際に全く干渉しないので、カム筒14の突出部14bの突出量を大きくしても該組み込みが妨げられることはない。
なお、図5には、突起部14bをWIDE付近とTELE付近にのみ設けた場合について説明したが、同図に示すように、WIDEからTELEのうち中間の領域はもともと第1の段部15b−1が通らないため、この部分にも突起部14bを設けてもよい。すなわち、カム筒14への直進筒15の組み込み時に第1の段部15b−1が通らない領域であれば、突起部14bを設ける位置は任意である。
また、周方向の3箇所(3領域)に第1の段部15b−1を帯状に周方向に延びる形状に形成してもよい。さらに、第1の段部15b−1をいくつに分割して設けるかは、任意である。
以上説明したように、上記各実施例によれば、カムフォロア13aが第1のカム溝部14aのカム面14gと突起部14bとに当接することで物体側から作用した外力を受けることができるので、カムフォロア13aやカム筒14の材料の硬度を上げたり、カムフォロア13aとカム溝部14aの光軸直交方向(鏡筒径方向)の寸法を大きくしたりしなくても、外力に対して高い強度を有する鏡筒構造を備えたカメラを実現できる。
なお、上記各実施例においては、カム筒14に設ける突起部14bの断面形状を図3Aに示したように設定した場合について説明したが、本発明における突起部の断面形状はこれに限られず、少なくとも外力が作用したときに、第1のカム溝部14aに係合しているカムフォロア13aに当接可能な形状であればよい。
また、上記各実施例では、カムフォロア13aがカム溝部14aに係合する場合について説明したが、本発明は、図8に示すように、第1レンズ保持筒13に設けられたカムフォロア13a’がカム筒14’に設けられた突条カム14a’に係合する場合にも適用することができる。この場合も、カム筒14の内周面における突条カム14a’よりも像面側に、外力が作用したときにカムフォロア13a’が当接可能な突起部14b’が設けられる。
さらに、上記各実施例では、第2の部材としての第1レンズ保持筒にカムフォロアが設けられた場合について説明したが、本発明は、第1の部材としての第1レンズ保持筒にカム部が設けられた場合にも適用することができる。この場合、上記各実施例においてカム筒に相当する第2の部材にカムフォロアが設けられる。そして、第1レンズ保持筒におけるカム部よりも物体側に突起部を設けることにより、第1レンズ保持筒に物体側から外力が作用した場合には、該突起部の像面側の面がカムフォロアと当接して、外力吸収面積を増加させる。
また、上記各実施例では、デジタルスチルカメラのレンズ鏡筒に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、ビデオカメラのレンズ鏡筒、一眼レフカメラの交換レンズにも適用することができる。
本発明の実施例1であるデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒の構成を示す斜視図。 実施例1のレンズ鏡筒の構成を示す分解斜視図。 実施例1のレンズ鏡筒の模式的構成を示す断面図。 実施例1のレンズ鏡筒を構成するカム筒の展開図。 本発明の実施例2であるデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒を構成するカム筒の展開図。 実施例1のデジタルスチルカメラ(使用時)の構成を示す断面図。 実施例1のデジタルスチルカメラ(非使用時)の構成を示す断面図。 本発明の実施例の変形例の模式的構成を示す断面図。
符号の説明
13 第1レンズ保持筒
13a カムフォロア
13b 直進キー部
14 カム筒
14a カム溝部
14b 突起部
14g カム面
15 直進筒
15b−1,15b−2 段部
101 カメラ本体
106 レンズ鏡筒

Claims (10)

  1. カム部を有する第1の部材と、前記カム部に係合するカムフォロア部を有する第2の部材とを有し、前記第1および第2の部材が光軸回りで相対回転することにより前記カム部が前記第1および第2の部材を光軸方向に相対駆動する光学機器であって、
    前記第1の部材における前記カム部よりも光軸方向一方の側に、前記第2の部材側に突出して前記カムフォロアが当接可能な突起部が設けられていることを特徴とする光学機器。
  2. 前記第2の部材が前記第1の部材に対して物体側において光軸方向に駆動され、
    前記突起部が、前記第1の部材における前記カム部よりも像面側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
  3. 前記突起部は、前記第1の部材の周方向において前記カム部に沿った形状を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学機器。
  4. 前記突起部は、前記カム部のカム面に連続した形状を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の光学機器。
  5. 前記第1および第2の部材のうち一方の部材に対して物体側に駆動される他方の部材は、該光学機器の光学系のうち最も物体側のレンズを保持することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の光学機器。
  6. 前記第1の部材に対して光軸直交方向にて隣接配置された第3の部材を有し、
    該第3の部材における光軸方向に互いに離れた位置にそれぞれ、前記第1の部材側に突出して該第1の部材に光軸直交方向にて当接可能な第1の段部および第2の段部が形成されており、
    前記突起部が、前記第1の部材における前記第1の段部と前記第2の段部との間の位置に設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の光学機器。
  7. 前記突起部は、前記第3の部材に光軸直交方向にて当接可能であることを特徴とする請求項6に記載の光学機器。
  8. 前記第1の段部が、前記第2の段部よりも物体側であって、前記第3の部材における周方向の複数位置に設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の光学機器。
  9. 前記突起部は、前記第1の部材と前記第3の部材とを組み立てる際に前記第1の段部と当接しない領域に形成されていることを特徴とする請求項8に記載の光学機器。
  10. 前記レンズを含む光学系により形成された物体像を光電変換する光電変換素子を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか1つに記載の光学機器。
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