JP2013080080A - カム機構およびそれを利用したレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化を実現したカム機構を提供する。また、部品点数を少なくすることで省スペース化および省コスト化を達成したレンズ鏡筒を提供することである。
【解決手段】 レンズ鏡筒において、固定カム溝の一端は固定カムピンと接触し、もう一端は第１の可動カムピンと接触し、操作カム溝の一端は固定カムピンまたは第１の可動カムピンと接触し、もう一端は第２の可動カムピンと接触すること。
【選択図】 図３

Description

本発明は、カム機構及びレンズ装置に係り、特にカメラのレンズを光軸方向に移動させるカム機構、及びそのカム機構を用いたレンズ装置に関する。

従来、光軸方向へのレンズ移動を行なうことによって変倍動作および合焦動作を行なうカメラの鏡筒として、レンズ移動をカム機構により行なうものがある。

カム機構は、図７に見られるように、レンズ１０を保持する可動枠１１、固定筒１２、カム筒１３、3本のカムフォロアピン１１４によって構成されている。固定筒１２は、可動枠の移動方向にそって設けられた3箇所の直進溝１２Ａを具えている。カム筒１３は、固定筒１２に対して回転可能に保持され、3箇所のカム溝１３Ａを具えている。カムフォロアピン１１４は可動枠に固定され、直進溝１２Ａおよびカム溝１３Ａに摺動可能に係合されている。カム筒の回転により、カム溝と直進溝の重なる位置にカムフォロアピンが移動し、レンズ群が１２Ａの方向に移動するように構成されている。

しかしながら、従来のレンズ鏡筒は、可動枠の移動操作を良好にするために、カムフォロアピンと直進溝およびカム溝との間に、ガタを必要とした。しかし可動枠は、このガタ内で自由に動くため、レンズ鏡筒の姿勢差などによって可動枠の位置が変わり、光学性能が低下してしまうという問題があった。この問題を避けるため、カムフォロアの寸法精度を上げて、ガタを小さくすることや、圧入によってガタを無くすことが行なわれている。しかし、寸法精度を上げると製造コストの増加を招いてしまう。また、圧入によってガタをなくした場合も、磨耗やクリープなどによりガタが増えてしまい、ガタが増えてしまって当初の光学性能を保持できないという問題があった。

この問題を避けるため、弾性部材によって直進溝やカム溝にカムフォロアピンを当接させるという技術が、特許文献１で開示されている。これにより、カムフォロアピンと直進溝およびカム溝との間のガタを無くすことができ、光学性能の低下を避けることが出来た。

特開昭５９−１６４５１３号公報

しかしながら、従来のレンズ鏡筒では、直進溝に対するガタおよびカム溝に対するガタのそれぞれに対して、別のばねが必要であった。このため、部品点数が増えてしまい、省スペース化や部品費用の省コスト化、組立費用の省コスト化が難しかった。

また、付勢ばねをカムフォロアピンの内部に挿入する構成であったため、カムフォロアピンが大型化してしまい、装置全体の小型化が難しいという問題があった。

このため本発明の目的は、小型化を実現したカム機構を提供することである。

また、本発明の別の目的は、部品点数を少なくすることで省スペース化および省コスト化を達成したレンズ鏡筒を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のカム機構は、カム溝を具えた固定部材、カム溝に対しカム溝の延伸方向に移動可能する可動部材、可動部材に固定され、カム溝の一方の面と接触する固定カムピン、カム溝の他方の面に接触し、固定カムピンに対して一方向に移動可能に支持される可動カムピン、可動カムピンに対し、可動カムピンの移動方向とは異なる方向に力を与える付勢手段、付勢手段から受けた力を、可動カムピンの移動可能方向の力に変換する変換手段、によって構成されることを特徴としている。

本発明のレンズ鏡筒は、固定カム溝を具えた固定部材、レンズを具えた可動部材、固定部材に対し移動可能に支持され、操作カム溝を具えた操作部材、可動部材に固定される固定カムピン、固定カムピンに対して一方向に移動可能に支持された第１の可動カムピン、固定カムピン又は第１の可動カムピンに対して一方向に移動可能に支持される第２の可動カムピン、第１及び第２の可動カムピンに対し、第1および第2の可動カムピンの移動方向とは異なる方向に力を与える付勢手段、付勢手段から受けた力を、第１および第２の可動カムピンの移動可能方向の力に変換する第１および第２の変換手段によって構成されるレンズ鏡筒において、固定カム溝の一端は固定カムピンと接触し、もう一端は第１の可動カムピンと接触し、操作カム溝の一端は固定カムピンまたは第１の可動カムピンと接触し、もう一端は第２の可動カムピンと接触することを特徴としている。

本発明によれば、力の方向を変換する変換手段によって、ガタの発生する方向とは異なる方向に付勢ばねを配置できるため、装置全体の小型化が容易なカム機構を提供することができる。

また、カム溝と直進溝それぞれのガタに対し、独立した付勢手段を用いる必要が無い。これにより、部品点数を少なくすることができるので、省スペース化および省コスト化を達成しながら、レンズ群を高精度に位置決めできるレンズ鏡筒を提供することができる。

第1の実施例におけるカム機構の部品構成を示す分解斜視図である。 第1の実施例におけるカム機構の組立後の断面図である。 第２の実施例におけるレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図である。 第２の実施例におけるレンズ鏡筒の組立後の断面図である。 第３の実施例におけるレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図である。 第３の実施例におけるレンズ鏡筒の組立後の断面図である。 カム機構を利用したレンズ鏡筒である。

［実施例１］
以下、本発明の第1の実施の形態にかかるカム機構を、図１および図２を参照して説明する。図１は、カム機構の部品構成を示す分解斜視図である。図２（A）は組立後の構造を示す、断面図である。図２（B）は説明のためにビスを省略した断面図である。

本発明で提案するカム機構は、可動部材１１、カム部材１２、固定カムピン１４、可動カムピン１５、付勢ばね１７、段つきビス１８から構成される。

可動部材１１は、複数のカムピンを備え、それぞれのカムピンがカム溝に係合しながら、カム部材に対して、図示しない駆動手段を用いて移動することができる。なお、本実施例では説明の簡略化のため、一組のみのカム溝およびカムピンについて説明する。

カム部材１２は、固定カム溝１２Aを備えている。固定カム溝１２Aの幅は固定カムピン１４の直径よりわずかに大きい。このため、固定カムピン１４は、固定カム溝１２Aに沿って移動することができる。

固定カムピン１４は、段つきビス１８によって可動部材１１に固定される。固定カムピン１４は、円筒を斜めに切断した竹槍形状をしており、円筒側面部がカム溝と接し、斜面部は可動カム溝１５と接する。

また、固定カムピン１４の底面は切り欠きを持った、いわゆるＤカット形状をしている。このＤカット形状を利用して、レンズ枠１１に対して所定の角度でもって固定することができる。本実施例では、斜面部がカム溝１２Aの延伸方向と平行になるようにしておく。

可動カムピン１５は、円筒を斜めに切断した竹槍形状をしており、円筒側面部が第２のカム溝と接し、斜面部は固定カムピンの斜面部と接する。また可動カムピン１５は、中央に長穴形状の開口部を有し、この開口部が段つきビス１８の軸部に案内され、1方向にのみ移動可能となっている。この開口部の長穴の長手方向は、カム溝１２Aの延伸方向と直交するようにしておく。

固定カムピン14および可動カムピン15は、金属を粉末冶金や切削によって加工することで製造できる。これにより、磨耗や衝撃、経年変化に対して強い材料を用いることができ、長期間にわたって光学性能の劣化の少ないレンズ鏡筒とすることができる。

付勢ばね１７は皿ばねであり、本実施例では2枚を逆向きに重ねて使用している。これにより、高さ方向に省スペースでいながら大きな力を出せるばねとしている。

付勢ばね１７は、一端を段つきビスのねじ頭と接触し、他端を可動カムピンの頂部と接触する。これにより、可動カムピン１５に下方向の付勢力を与えることができる。

なお、本発明で使用する付勢ばねはこの形に限定せず、皿ばねのほかに波座金、コイルばね、ばね座金等、公知の付勢手段を利用できる。

以上の構成により、カム溝とカムピンとのガタを無くすことができる。

前述のように、可動カムピン１５は、付勢ばね17から図２（B）における下方向に力を受ける。また、長穴状開口部が段つきビスに案内されることで、可動カムピンは図２の紙面と垂直方向の移動が規制されている。そして斜面部は固定カムピン14の斜面部に接触している。その結果、固定カムピン１４は斜面に沿う方向にのみ移動可能となっている。そして、可動カムピン１５が固定カム溝の一端に接し、固定カムピン１４が固定カム溝の他端に接したとき、付勢ばねのチャージ量は最も小さくなり、安定状態となっている。このとき、固定カム溝とカムピンの間のガタを無くすことができる。

ここで、固定カムピンに設けた斜面部と、可動カムピンに設けた斜面部が、請求項で言うところの変換手段である。

なお、可動カムピン１５は、他の部材との潤滑を十分に行なっておくことが望ましい。

本実施例の効果について説明する。

一般に付勢ばねは、チャージする方向に寸法が大きくなるが、本発明では、カム溝に発生するガタの方向と、付勢バネのチャージする方向が異なる。したがって、カム溝方向に寸法が大きくなることを避けることができ、小型化を達成したカム機構とすることができる。

また本発明では、付勢ばねをチャージする方向が段つきビスで締結する方向と等しく構成できる。このため、ビスの締結により付勢ばねをチャージしながら組み立てることができ、組立時の作業性が良好である。

さらに本実施例では、皿ばねや波座金、コイルばねなど、産業界で実績のある汎用的なばねを利用できる。このため、ばねの寿命や特性を予測しやすく、また付勢ばねのコストを下げることが可能である。

［実施例２］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるレンズ鏡筒を、図３および図４を参照して説明する。第2の実施形態に係るレンズ鏡筒は、第1の実施例で示したカム機構を積み重ねて利用したものである。

本実施例のレンズ鏡筒は、図７に示す従来のレンズ鏡筒と同様、3箇所の固定溝１２Aを備えた固定部材１２に対し、可動部材１１を移動させるものである。操作部材１３を回転させると、直進溝に設けられた固定溝１２Aと操作部材に設けられた操作カム溝１３Aの交点が逐次変化する。可動部材に固定されたカムピンはこの交点に位置するので、操作部材の回転に応じて、可動部材11を固定カム溝１２Aに沿って移動させることができる。

3箇所の固定カム溝１２A、直進溝１３A、カムピンはすべて同一形状であるため、以下の説明ではそのうちの1箇所のみを取りあつかう。

本実施例のレンズ鏡筒は、レンズ１０(図示せず)、可動部材１１、固定部材１２、操作部材１３、固定カムピン１４、第1の可動カムピン２５、第2の可動カムピン２６、付勢ばね１７、段つきビス１８によって構成される。

なお、第1の実施例と同じ部品については、同じ番号を付すことによって説明を省略する。

図３は、第2の実施形態のレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図である。

図４は、組立後のレンズ鏡筒の構造を示す断面図であり、（A）は操作カム溝に直交する断面、（B）は直進溝に直交する断面で切断している。

レンズ１０は、可動部材に固定される。レンズ１０の光軸は、固定部材１２に設けられた固定カム溝12Aの延伸方向と平行になっており、固定カム溝12Aに沿って移動可能である。レンズ１０を光軸方向に移動することで、変倍操作や焦点調節操作を行なうことができる。

操作部材１３は、固定部材１１に対して回転可能に支持され、操作カム溝１３Aを備えている。操作カム溝１３Aは、操作部材13の回転に伴い、固定カム溝１２Aとの交点が逐次変化するように形成されている。

第1の可動カムピン２５は、外周側面は円筒形状であり、内周部に長穴状の開口部を持つ。上面および下面に、それぞれ斜面を持っている。下側の斜面は、固定カムピン１４に設けられた斜面部と平行であり、固定カム溝１２Aの延伸方向と平行である。また、長穴状開口部の長手方向は、直進溝の延伸方向と直交している。

上側の斜面は、第2の可動カムピン２６に設けられた斜面部と平行であり、操作カム溝１３Aの延伸方向と平行である。

第2の可動カムピン２６は、外周側面は円筒形状であり、内周部に長穴状の開口部を持つ。下面に斜面を持っており、その斜面部は第1の可動カムピン２５の上面に設けられた斜面と平行であり、操作カム溝１３Aの延伸方向と平行である。また、長穴状開口部の長手方向は操作カム溝１３Aの延伸方向と直交している。

上記部品により、可動部材と固定カム溝１２A、および操作カム溝１３Aとの間のガタを無くすことができる。

第２の可動カムピン２６は、付勢ばね１７から図４における下方向に力を受ける。その結果、第1の可動ピン２５の上部に設けた斜面部に沿いながら、図４（A）において右側へ移動をする。長穴状開口部の作用により、第2の可動カムピン２６は操作カム溝１３Aと直交する方向にのみ移動可能となっている。

操作カム溝の一端が第2の可動カムピンと接し、操作カム溝の他端が第1の可動カムピンと接すると、操作カム溝とカムピンとのガタを無くすことができる。この状態が、付勢ばね１７のチャージ量が最も小さくなっており、安定状態である。

第1の可動カムピン２４は、第2の可動カムピン２５を通して、付勢ばね１７から下方向に力を受ける。その結果、固定カムピン１４に設けた斜面部に沿いながら、図４（B）における左方向に移動する。長穴状開口部の作用により、第1の可動カムピン２５は固定カム溝１２Aと直交する方向にのみ移動可能になっている。

固定カム溝１２Aの一端が第1の可動カムピンと接し、固定カム溝１２Aの他端が固定カムピンと接すると、固定カム溝とカムピンとのガタを無くすことができる。この状態が、付勢ばね１７のチャージ量が最も小さくなっており、安定状態である。

なお、第1および第2可動カムピンは、他の部材との潤滑を十分に行なっておくことが望ましい。

ここで、固定カムピンに設けた斜面部および第1の可動カムピンに設けた下側の斜面部が、請求項で言うとことの第1の変換手段である。また、第1の可動カムピンに設けた上側の斜面部および第2の可動カムピンに設けた斜面部が、請求項で言うところの第2の変換手段である。

可動部材１１が外部から衝撃力を受けたときや、可動部材に強い加速を与えて過度の慣性力が働いた場合は、付勢ばね１７は圧縮され、カムピンとカム溝との間にガタが生じる。しかし、それらの力がなくなれば、付勢ばねは再び安定位置へ戻り、可動部材１１は元の位置へ戻る。

付勢ばねのチャージ力は、通常の操作で可動部材に働く最大の慣性力を下回らないことが望ましい。チャージ力が小さすぎた場合は、カム筒の操作時と静止時でレンズ枠の位置が変わってしまう恐れがあるからである。

一方、付勢ばねのチャージ力が大きすぎると、カムピンの接触面で大きな摩擦が発生し、カム筒の操作力が大きくなってしまう。それゆえ、付勢ばねのチャージ力は、想定した最大の慣性力を大きく上回らないことが望ましい。

本実施例では、第1の実施例で得られる効果に加え、以下のような効果がある。

上述のように本実施例において、第1の可動カムピンは固定カム溝１２Aとのガタをなくし、第2の可動カムピンは操作カム溝１３Aとのガタを無くす働きがある。そして付勢ばね１７は第1の可動カムピンと第2の可動カムピンの双方に作用する。したがって、1つの付勢ばねによって2つのガタを取り除くことができ、それぞれ独立した付勢手段を用いる必要がない。このため、省部品化を達成したレンズ鏡筒とすることができる。

［実施例３］
次に本発明の第3の実施例に係るレンズ鏡筒について、図５および図６を用いて説明する。なお、第2の実施例と同じ部品については、同じ番号を付すことによって説明を省略する。

本実施例のレンズ鏡筒は、レンズ１０(図示せず)、可動部材１１、固定部材１２、操作部材１３、固定カムピン３４、第1の可動カムピン３５、第2の可動カムピン３６、付勢ばね１７、段つきビス１８によって構成される。

図５は、第３の実施形態のレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図である。

図６は、組立後のレンズ鏡筒の構造を示す断面図であり、（A）は操作カム溝に直交する断面、（B）は直進溝に直交する断面で切断している。

図６（A）に示すように、本発明で使用する固定カムピン３４は、第2の実施例で用いた可動カムピン１４に比べて高く、固定カム溝１２Aに接するだけでなく、操作カム溝１３Aにも接している。

以上のような構成でも、第2の実施例と同様の効果を実現できる。

第2の実施例では、操作カム溝１３Aの一端に第1の可動カムピン２５が接し、操作カム溝１３Aの他端に第2の可動カムピン２６が接した。これにより操作カム溝１３Aとカムピンとの間にできるガタを無くすことができた。

これに対し本実施例では、操作カム溝１３Aの一端に固定カムピン３４が接し、操作カム溝１３Aの他端に第2の可動カムピン３６が接した。これにより操作カム溝１３Aとカムピンとの間にできるガタをなくしている。

１１ 可動部材１１
１２ カム部材１２
１４ 固定カムピン１４
１５ 可動カムピン１５
１７ 付勢ばね１７
１８ 段つきビス１８

Claims (7)

1. カム溝を具えた固定部材、
   カム溝に対しカム溝の延伸方向に移動可能する可動部材、
   可動部材に固定され、カム溝の一方の面と接触する固定カムピン、
   カム溝の他方の面に接触し、固定カムピンに対して一方向に移動可能に支持される可動カムピン、
   可動カムピンに対し、可動カムピンの移動方向とは異なる方向に力を与える付勢手段、
   付勢手段から受けた力を、可動カムピンの移動可能方向の力に変換する変換手段、によって構成されることを特徴とするカム機構。
2. 固定カム溝を具えた固定部材、レンズを具えた可動部材、固定部材に対し移動可能に支持され、操作カム溝を具えた操作部材、
   可動部材に固定される固定カムピン、
   固定カムピンに対して一方向に移動可能に支持された第１の可動カムピン、
   固定カムピン又は第１の可動カムピンに対して一方向に移動可能に支持される第２の可動カムピン、
   第１及び第２の可動カムピンに対し、第1および第2の可動カムピンの移動方向とは異なる方向に力を与える付勢手段、
   付勢手段から受けた力を、第１および第２の可動カムピンの移動可能方向の力に変換する第１および第２の変換手段
   によって構成されるレンズ鏡筒において、
   固定カム溝の一端は固定カムピンと接触し、もう一端は第１の可動カムピンと接触し、
   操作カム溝の一端は固定カムピンまたは第１の可動カムピンと接触し、もう一端は第２の可動カムピンと接触することを特徴とするレンズ鏡筒。
3. 該固定カムピンは円筒形状であり、中心軸に対して所定の角度を持つ斜面部を有し、
   該可動カムピンは円筒形状であり、中心軸に対して所定の角度を持つ斜面部を有し、
   該変換手段は固定部材に設けられた斜面部および可動部材に設けられた斜面部によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のカム機構。
4. 該固定カムピンは円筒形状であり、中心軸に対して所定の角度を持つ斜面部を有し、
   該第1の可動カムピンは円筒形状であり、中心軸に対して所定の角度を持つ斜面部を有し、
   該第２の可動カムピンは円筒形状であり、中心軸に対して所定の角度を持つ斜面部を有し、
   該第1の変換手段は固定部材に設けられた斜面部および第1の可動カムピンに設けられた斜面部によって構成され、
   該第２の変換手段は第1の可動カムピンに設けられた斜面部および第2の可動カムピンに設けられた斜面部によって構成されることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記固定カムピンは可動部材にビス止めされ、前記付勢手段はビス締めの方向に付勢力を発生させることを特徴とする請求項1に記載のカム機構。
6. 前記固定カムピンは可動部材にビス締めされ、前記付勢手段はビス締めの方向に付勢力を発生させることを特徴とする請求項2に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記第1の可動カムピンの可動方向は固定カム溝と直交し、前記第2の可動カムピンの可動方向は操作カム溝と直交することを特徴とする
   請求項２に記載のレンズ鏡筒。