JP2009048118A - カムフォロアおよびレンズ鏡枠 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ鏡枠に衝撃力が作用した場合、枠部材に固定されるカムフォロアが上記枠部材から離脱しにくく、また、枠部材を破損する可能性も少ないレンズ鏡枠を提供する。
【解決手段】レンズ鏡枠は、光軸方向に進退移動する枠部材である第一群枠４と、ストレート中空穴１４ｃを有する軸部１４ａおよび該軸部と一体の摺接部１４ｂを有し、該軸部を介して第一群枠４に固定されるカムフォロア１４と、カムフォロア１４の摺接部１４ｂと摺接するカム溝３ｃを有し、第一群枠４に対し相対移動する回転枠３とを具備しており、カムフォロア１４の中空穴１４ｃは、軸部１４ａを貫通し、摺接部１４ｂの内部まで達している。そして、上記軸部は、第一群枠４の軸穴４ｆに圧入、固着される。
【選択図】図４

Description

本発明は、枠部材を進退移動させるためのカム（溝）と係合するカムフォロア、および、該カムフォロアを適用するレンズ鏡枠の構造に関する。

従来のレンズ鏡枠として、カム溝とカムフォロアにより枠部材を光軸方向に進退駆動するものがある。例えば、特許文献１に開示されたレンズ鏡筒には、カム枠に設けられたカム溝と該カム溝に摺動可能に嵌入する移動枠部材に固着されたカムフォロアとが設けられており、カム枠の回転に伴って移動枠部材が進退駆動される。上記カムフォロアは、上記カム溝との摺接し、テーパ面で形成される摺接部と、移動枠部材の軸穴に対して圧入、または、接着により嵌入固着される中実の軸部とを有している。
特開２０００−１３１５８８号公報

上述した従来のレンズ鏡枠は、例えば、カメラにズームレンズとして組み込まれたとき、撮影状態にて上記レンズ鏡枠の前群レンズ用枠部材がカメラ外装体より前方に繰り出された状態になる。該カムフォロアを金属製とし、上記移動枠部材が合成樹脂製として、上記カメラを万一落下させ、上記前群レンズ用枠部材を障害物に当接させてしまった場合、当然ながら上記カム溝および上記カムフォロアに光軸Ｏ方向に沿った衝撃力（外力）が作用する。該カムフォロアの軸部が嵌入する上記軸穴に上記衝撃力による応力が生じ、上記衝撃力の大きさによっては、該カムフォロアが離脱したり、該軸穴が破損したりすることもあり得る。従って、上記カムフォロアの軸部および軸穴を長くする必要があり、結果として枠部材が大きくなり、レンズ鏡枠が大型化する。

図８は、上記従来のレンズ鏡枠におけるカム溝とカムフォロアまわりの断面を示しており、カム枠５１のカム溝５１ａには移動枠５２側のカムフォロア５３が摺動可能に嵌入している。そして、所定の衝撃力（外力）Ｆ0 が上記レンズ鏡枠に作用したときの移動枠の軸穴における応力集中の状態をコンピュータ解析し、該軸穴まわりに生じる応力の分布が合わせて示されている。

詳しくは、カムフォロア５３は、カム溝５１ａに摺接するテーパ状面からなる摺接部５３ａと中実の軸部５３ｂとからなり、軸部５３ｂは、移動枠５２の軸穴５２ａに嵌入固着されている。上記コンピュータ解析によると、衝撃力Ｆ0 が作用した場合、図８に示すように軸部５３ｂの外力が作用する側には応力ａ1 〜ａ7 が生じ、その反対側には応力ａ3 〜ａ8 が生じる。なお、各領域範囲の応力ａＮは、Ｎ＝１からＮ＝８の順序で徐々に小さくなる応力値を示している。軸穴５２ａの外力が作用する側の口元である嵌入口部５２aaの近傍の応力集中の度合いが大きい。この応力集中により大きくカムフォロア５３が軸穴５２から離脱したり、軸穴を破損することが危惧される。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、進退機構にカムフォロアを適用するものにあって、レンズ鏡枠に衝撃力が作用した場合、枠部材に固定されるカムフォロアが上記枠部材から離脱しにくく、また、枠部材を破損する可能性も少ないカムフォロア、および、レンズ鏡枠を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のカムフォロアは、レンズ鏡枠のためのカムフォロアにおいて、鏡枠の枠部材に固定されるための中空の軸部と、上記軸部が固定された枠に対し相対移動する他の枠部材のカム、若しくは、溝に摺接する上記中空の軸部と一体の摺接部とを有する。

本発明の請求項２に記載のカムフォロアは、請求項１に記載のカムフォロアにおいて、上記中空の軸部の中空部は、上記摺接部の内部まで達している。

本発明の請求項３に記載のカムフォロアは、請求項１に記載のカムフォロアにおいて、上記軸部は、テーパの中空形状を有している。

本発明の請求項４に記載のレンズ鏡枠は、移動する第１の枠部材と、中空の軸部と該軸部と一体の摺接部とを有し、該軸部を上記第１の枠部材に固定されたカムフォロアと、上記カムフォロアの上記摺接部と摺接して上記第１の枠部材に対し相対移動する第２の枠部材とを有する。

本発明の請求項５に記載のレンズ鏡枠は、請求項４に記載のレンズ鏡枠において、上記軸部は、テーパの中空形状を有している。

本発明によれば、レンズ鏡枠に衝撃力が作用した場合でも枠部材を破損する可能性が少ないカムフォロア、および、レンズ鏡枠を提供することができる。

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態のレンズ鏡枠の分解斜視図である。図２は、上記レンズ鏡筒のテレ状態での光軸に沿った断面図である。図３は、上記レンズ鏡枠に適用されるカムフォロアの断面図である。図４は、上記レンズ鏡枠のカム溝／カムフォロアまわりの光軸に沿った拡大断面図であり、該レンズ鏡枠に所定の衝撃力Ｆ0 が作用したときの移動枠の軸穴における応力集中の状態をコンピュータ解析し、該軸穴まわりに生じる応力の分布を合わせて示している。

本実施形態のレンズ鏡枠１は、ズーム駆動系による変倍駆動が可能なレンズ鏡枠であり、図１，２に示すようカメラ本体に固定支持されるに固定枠２と、固定枠２内に回転、かつ、進退可能な嵌入支持される第二の枠部材である回転枠３と、回転枠３内に支持され、第一群レンズ６を保持する第一の枠部材である第一群枠４と、第一群枠４内に支持され、第二群レンズ８を保持する第二群枠７と、回転枠３に支持され、第一，二群枠４，７の回転を規制するためのフロートキー１１とを有している。

なお、以下の各実施形態を含む説明において、撮影レンズ（第一，二群レンズ）の光軸をＯとし、光軸Ｏ方向の被写体側を前方、結像側を後方とする。

固定枠２は、円筒形状の枠部材であり、内周部に雌ヘリコイド２ａと、光軸Ｏ方向に沿った２つの直進溝２ｂとが設けられている。また、固定枠２には光軸Ｏ方向に沿った回転軸を有する駆動ギヤ１３が組み込まれており、前端内周部には回転枠３の外周と摺動する防塵、防水、遮光の機能を有するシールリング１６が嵌入されている。

回転枠３は、円筒形状の樹脂製枠部材であり、後端外周部に固定枠２の雌ヘリコイド２ａと螺合する雄ヘリコイド３ａおよび駆動ギヤ１３と噛合するギヤ部３ｂが重畳して設けられ、また、内周部に光軸Ｏ方向に対して斜行する２組各３本のカム（溝）であるカム溝３ｃ，３ｄ（図１には各１本のみが図示されている）が設けられている。カム溝３ｃ，３ｄは、成型時の型抜きのために必要な傾斜面を有する有底の溝である（図４）。また、回転枠３の前端内周部には第一群枠４の外周と摺動する防塵、防水、遮光の機能を有するシールリング１７が嵌入されている。

回転枠３は、駆動ギヤ１３によりギヤ部３ｂを介して回転駆動され、固定枠２に対して回動しながら雌ヘリコイド２ａ、雄ヘリコイド３ａを介して光軸Ｏ方向に進退移動する。

第一群枠４は、円筒形状の樹脂製枠部材であり、回転枠３の内周部に相対回動可能、かつ、進退可能な状態で嵌入される。この第一群枠４は、前側の本体部４ａと後側のカムフォロア保持部４ｂとからなる。第一群枠４の内部にはレンズ保持枠５が固着されており、該レンズ保持枠５には、第一群レンズ６およびフォーカシング駆動ユニット９，シャッタユニット１０が組み込まれている（図２）。

カムフォロア保持部４ｂの外周面と本体部４ａの外周面の間には段差部４ｅが設けられている。カムフォロア保持部４ｂにはカムフォロア嵌入用の軸穴４ｆが設けられている（図４）。該軸穴４ｆの側方には、第二群枠７のカムフォロア１５を挿通させるための切欠部４ｄが配されている。

さらに、第一群枠４の内周部にはフロートキー１１が摺動可能に嵌入する光軸Ｏ方向に沿った真直のガイド溝４ｃが設けられ、さらに、該内周部に第二群枠７の回転を規制するための真直のガイド溝（図示せず）が設けられる。

カムフォロア保持部４ｂの外周部に固着される３本のカムフォロア１４（図１には１本のみ図示する）は、金属製のカムフォロアであり、カムフォロア嵌入用軸穴４ｆに圧入（または接着）により固着される中空の軸部１４ａと、回転枠３のカム溝３ｃに摺接するテーパ状摺接面を形成する摺接部１４ｂと、フランジ部１４ｄとを有している。軸部１４ａは、内部にストレート状中空穴１４ｃが設けられ、薄肉状態になっている。中空穴１４ｃは、軸部１４ａおよび摺接部１４ｂを貫通している（図３）。なお、フランジ部１４ｄは、必ずしも必要ではない。

第二群枠７は、円筒形状の樹脂製枠部材であり、第一群枠４の内周部に回転規制、かつ、進退可能な状態で嵌入される。この第二群枠７は内周部に第二群レンズ８を保持しており、外周部には３本のカムフォロア１５が配されている。カムフォロア１５は、回転枠３のカム溝３ｄに摺動可能な状態で係合する。

フロートキー１１は、中央開口部を有する円環部から光軸Ｏ方向前方に延出する２つの突起状キー１１ｃと、上記円環部から外周側に突状の２つのガイド突起１１ｂとを有しており、さらに、上記円環部には周方向のガイドリング１２が固着されている。

このフロートキー１１は、回転枠３の後端部に相対回転可能状態でガイドリング１２を回転枠３の周方向ガイド溝（図示せず）に嵌入させ、ガイド突起１１ｂを固定枠２の直進溝２ｂに摺動可能に嵌入させて組み付けられる。したがって、回転枠３が回転しながら光軸Ｏ方向に進退移動した場合、フロートキー１１は、固定枠２によって回動規制された状態で回転枠３とともに光軸Ｏ方向に直進移動する。

フロートキー１１のキー１１ｃは、第一群枠４のガイド溝４ｃに摺動可能に嵌入する。したがって、第一群枠４は、フロートキー１１により固定枠２に対して回動が規制された状態で回転枠３に嵌入支持され、回転枠３の回動にともなってカム溝３ｃにより光軸Ｏ方向に進退駆動される。一方、第二群枠７も第一群枠４の内部にて回動が規制された状態で支持され、回転枠３のカム溝３ｄにより光軸Ｏ方向に進退駆動される。

上述した本実施形態のレンズ鏡枠１が組み込まれたカメラが非撮影状態にあるときは、回転枠３，第一群枠４は、ともに固定枠２の内部に繰り込まれた沈胴状態にある。カメラを撮影可能な状態とするため、駆動ギヤ１３を所定の方向に回転駆動させると、回転枠３が回転しながら固定枠２から光軸Ｏ方向前方に繰り出される。第一群枠４は、回動規制状態で回転枠３よりも前方の撮影可能な位置まで繰り出される。第二群枠７は、第一群枠４の内部にて撮影可能な位置に移動する。以後、レンズ鏡枠１は、必要に応じて駆動ギヤ１３により各ズーミング位置に進退駆動され、撮影が実行される。

本実施形態のレンズ鏡枠１は、上述したようにカメラが撮影可能状態にあるとき、第一群枠４は前方に突出した繰り出し位置に移動している。万一、カメラをレンズ鏡枠側（前方側）を下方にして落下させた場合、第一群枠４の前端面が地面等の障害物に突き当たり、レンズ鏡枠１は、光軸Ｏ方向の衝撃力（外力）Ｆ0 を受ける。上記外力Ｆ0 は、カムフォロア１４の軸部１４ａと第一群枠４の軸穴４ｆとの嵌合部に作用する。

コンピュータ解析による上記衝撃力Ｆ0 作用時における応力の分布図である図４に示すように、図８の従来の中実のカムフォロア５３を適用した場合と比較して軸穴４ｆの外力が作用する側の口元である嵌入口部４faの近傍の応力集中の度合いが緩和されている。なお、図４の各領域範囲の応力ａＮ（Ｎ＝１〜８）は、前述した図８における応力ａＮと同一の値を示し、Ｎ＝１からＮ＝８にむけて徐々に小さくなる応力値である。

このようにカムフォロア１４を適用した場合、応力集中度合いが小さくなるのは上記衝撃力Ｆ0 を受けたとき、前述した従来の中実の軸部をもつカムフォロア５３に比較して軸部１４ａが中空であってその部分が弾性変形して上記衝撃力を緩和するためである。

上述したように本実施形態のレンズ鏡枠１においては、第一群枠４の軸穴４ｆに固着されるカムフォロア１４の軸部１４ａが薄肉のストレートの中空軸である。従って、レンズ鏡枠１が衝撃力を受けた場合、軸穴４ｆの弾性変形に加えて軸部１４ａも弾性変形することにより上記衝撃力が緩和され、軸部１４ａが嵌入固着される第一群枠４の軸穴４ｆの応力集中が減り、軸穴４ｆまわりの強度が確保され、カムフォロア１４の離脱や軸穴４ｆの破損が防止できる。結果として軸穴４ｆの長さを減らすことも可能となるので第一群枠４の外径を減らしてレンズ鏡枠のコンパクト化が実現できる。

次に、本発明の第二の実施形態のカムフォロアについて、図５，６を用いて説明する。
図５は、本実施形態のカムフォロアの断面図である。図６は、本実施形態のカムフォロアを適用したレンズ鏡枠のカム溝／カムフォロアまわりの光軸に沿った拡大断面図であって、該レンズ鏡枠に所定の衝撃力Ｆ0 が作用したときの移動枠の軸穴における応力集中の状態をコンピュータ解析し、該軸穴まわりに生じる応力の分布を示している。

本実施形態のカムフォロアを適用するレンズ鏡枠は、該カムフォロア以外、第一の実施形態のレンズ鏡枠１と同様の構成を有している。従って、同一構成の部材には同一の符号を付し、以下、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態のカムフォロア２４は、金属製のカムフォロアであり、カムフォロア嵌入用軸穴４ｆに圧入（または接着）により固着される中空の軸部２４ａと、回転枠３のカム溝３ｃに摺接するテーパ状摺接面を形成する摺接部２４ｂと、フランジ部２４ｄとを有している。軸部２４ａの内部にテーパ状中空穴２４ｃが設けられ、軸端に向けて徐々に薄肉になっている。そして、摺接部２４ｂの内部には中空穴２４ｃと連通し、貫通するストレート状中空穴２４ｄとが設けられている（図５，６）。なお、フランジ部２４ｄは、必ずしも必要ではない。

カムフォロア２４を適用するレンズ鏡枠が組み込まれたカメラにおいても撮影可能状態にあるとき、第一群枠４は前方に突出した繰り出し位置に移動している。万一、カメラをレンズ鏡枠側（前方側）を下方にして落下させた場合、第一群枠４の前端面が地面等の障害物に突き当たり、レンズ鏡枠は、光軸Ｏ方向の衝撃力（外力）Ｆ0 を受ける。上記外力Ｆ0 は、カムフォロア２４の軸部２４ａと第一群枠４の軸穴４ｆとの嵌合部に作用する。

上記外力Ｆ0 作用時におけるコンピュータ解析である図６の応力の分布図に示されるように、本実施形態のカムフォロア２４を適用すると、図８に示した従来の中実のカムフォロア５３を適用した場合、さらに、図３のカムフォロア１４を適用した場合と比較しても軸穴４ｆの外力が作用する側の嵌入口部４faの近傍の応力集中の度合いがさらに小さくなっている。なお、図６の各領域範囲の応力ａＮは、前述した図８の応力ａＮと同一の値を示し、Ｎ＝１からＮ＝８にむけて徐々に小さくなる。

このようにカムフォロア２４を適用した場合、応力集中度合いがさらに小さくなるのは軸部２４ａ内部がテーパ状中空穴２４ｃが形成されており、その部分が弾性変形し、上記衝撃力がさらに緩和されやすくなっているためである。

上述したように本実施形態のカムフォロア２４を適用したレンズ鏡枠によれば、第一群枠４の軸穴４ｆに固着されるカムフォロア２４の軸部２４ａをテーパ状中空穴２４ｃをもつ中空軸とすることから、レンズ鏡枠が衝撃力を受けた場合、軸部２４ａが比較的弾性変形しやすく、上記衝撃力がさらに吸収されやすくなっている。従って、軸部２４ａが嵌入固着される第一群枠４の軸穴４ｆの応力集中がさらに減少する。従って、軸穴４ｆまわりが強度が確保され、カムフォロア２４の離脱や軸穴４ｆの破損が防止できる。同時に軸穴４ｆの長さを減らすことが可能となるので第一群枠４の外径を減らしてレンズ鏡枠のコンパクト化が実現できる。

次に、本発明の第三の実施形態のカムフォロアについて、図７の該カムフォロアの断面図を用いて説明する。

本実施形態のカムフォロアを適用するレンズ鏡枠は、該カムフォロア以外、第一の実施形態のレンズ鏡枠１と同様の構成を有している。従って、同一構成の部材には同一の符号を付し、以下、異なる部分についてのみ説明する。

本実施形態のカムフォロア３４は、金属製のカムフォロアであり、第一群枠４のカムフォロア嵌入用軸穴４ｆに圧入（または接着）により固着される中空の軸部３４ａと、回転枠３のカム溝３ｃに摺接するテーパ状摺接面を形成する摺接部３４ｂとからなる。軸部３４ａの内部には段付きの中空穴３４ｃ，３４ｄが設けられ、軸端部は、薄肉状態になっている（図７）。

カムフォロア３４を適用するレンズ鏡枠が組み込まれたカメラにおいても撮影可能状態にあるとき、第一群枠４は前方に突出した繰り出し位置に移動している。万一、カメラをレンズ鏡枠側（前方側）を下方にして落下させた場合、第一群枠４の前端面が地面等の障害物に突き当たり、レンズ鏡枠は、光軸Ｏ方向の衝撃力（外力）Ｆ0 を受ける。上記外力Ｆ0 は、カムフォロア３４の軸部３４ａと第一群枠４の軸穴４ｆとの嵌合部に作用する。

本実施形態のカムフォロア３４を適用したレンズ鏡枠においても第一群枠４の軸穴４ｆに固着されるカムフォロア３４の軸部３４ａが段付きの中空穴３４ｃ，３４ｄをもつ中空軸であることから、レンズ鏡枠が衝撃力を受けた場合、軸穴４ｆの弾性変形に加えて、軸部３４ａが弾性変形することにより上記衝撃力が吸収され、軸部３４ａが嵌入固着される第一群枠４の軸穴４ｆの応力集中が減るので、軸穴４ｆまわりが強度が確保され、カムフォロア３４の離脱や軸穴４ｆの破損が防止できる。従って、軸穴４ｆの長さを減らすことが可能となるので第一群枠４の外径を減らしてレンズ鏡枠のコンパクト化が実現できる。

この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

本発明によるカムフォロアおよびレンズ鏡枠は、レンズ鏡枠に衝撃力が作用した場合、枠部材に固定されるカムフォロアが上記枠部材から離脱しにくく、また、枠部材を破損する可能性も少ないカムフォロア、または、レンズ鏡枠として利用することができる。

図１は、本発明の第一の実施形態のレンズ鏡枠の分解斜視図である。 図１のレンズ鏡筒のテレ状態での光軸に沿った断面図である。 図１のレンズ鏡枠に適用されるカムフォロアの断面図である。 図１のレンズ鏡枠のカム溝／カムフォロアまわりの光軸に沿った拡大断面図であって、所定の衝撃力が作用したときの移動枠の軸穴における応力集中の状態をコンピュータ解析し、該軸穴まわりに生じる応力の分布を合わせて示した図である。 本発明の第二の実施形態のカムフォロアの断面図である。 図５のカムフォロアを適用するレンズ鏡枠のカム溝／カムフォロアまわりの光軸に沿った拡大断面図であって、所定の衝撃力が作用したときの移動枠の軸穴における応力集中の状態をコンピュータ解析し、該軸穴まわりに生じる応力の分布を合わせて示している。 本発明の第三の実施形態のカムフォロアの断面図である。 従来のレンズ鏡枠のカム溝／カムフォロアまわりの光軸に沿った拡大断面図であって、所定の衝撃力が作用したときの移動枠の軸穴における応力集中の状態をコンピュータ解析し、該軸穴まわりに生じる応力の分布を合わせて示している。

符号の説明

３ …回転枠（第二の枠部材，枠部材）
３ｃ…カム溝（カム，溝）
４ …第一群枠（第一の枠部材）
１４，２４，３４…カムフォロア
１４ａ，２４ａ，３４ａ…軸部
１４ｂ，２４ｂ，３４ｂ…摺接部
１４ｃ…ストレート状中空穴（中空部）
２４ｃ…テーパ状中空穴（テーパの中空形状部）
３４ｃ，３４ｄ…段付き中空穴（中空部）

Claims (5)

1. レンズ鏡枠のためのカムフォロアにおいて、
   上記レンズ鏡枠の枠部材に固定されるための中空の軸部と、
   上記軸部が固定された枠に対し相対移動する他の枠部材のカム、若しくは、溝に摺接する上記中空の軸部と一体の摺接部と、
   を有することを特徴とするカムフォロア。
2. 上記中空の軸部の中空部は、上記摺接部の内部まで達していることを特徴とする請求項１に記載のカムフォロア。
3. 上記軸部は、テーパの中空形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のカムフォロア。
4. 移動する第１の枠部材と、
   中空の軸部と該軸部と一体の摺接部とを有し、該軸部を上記第１の枠部材に固定されたカムフォロアと、
   上記カムフォロアの上記摺接部と摺接して上記第１の枠部材に対し相対移動する第２の枠部材と、
   を有することを特徴とするレンズ鏡枠。
5. 上記軸部は、テーパの中空形状を有していることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡枠。

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