JP4622696B2 - カム駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、内周面にカム溝を形成した円筒を回転させることで被駆動物体を駆動するカム駆動機構に関する。

例えばカメラのレンズ鏡筒においては、内周面にカム溝を形成した円筒（以下、カム筒）を光軸回りに回転可能に配置する一方、レンズユニットに突設したカムフォロアを上記カム溝に係合し、カム筒の回転に連動してレンズユニットを光軸方向に進退させてズーミング等を行う。カム筒の単位回転角あたりのレンズ移動量はカム溝の勾配で決まり、カム溝の勾配が一定であれば（カム筒を平面状に展開したときにカム溝が一直線状であれば）、この関係は常に一定である。一方、例えば特許文献１に記載されているように、カム溝の勾配を途中で変化させることで、カム筒の単位回転角に対するレンズ移動量を可変としたものもある。また特許文献１には、かかるカム溝を複数の分割型を用いてカム筒の内周面に形成する方法が記載されている。

特開２００１−２２１９４１号公報（図３，図５）

直径が小さい（概ね２０ｍｍ以下の）カム筒の内周面にカム溝を形成するには、型の強度等の問題から分割型を用いることは困難であり、単一の型で作成せざるを得ない。単一の型の場合は、分割型のように型を光軸側にずらして抜くことができないから、型を光軸回りに回転させながら光軸方向に抜く、いわゆる回し抜きを行う必要がある。回し抜きは、ねじをねじ孔から外すのと同様に、カム溝（ねじ溝に相当）の勾配が一定であれば可能であるが、特許文献１記載のようにカム溝の勾配が途中で変化する場合には、回し抜きで型を抜くことは不可能である。

請求項１〜４の発明は、型成形によって作成され、内周面の一端面から他端に向けてカム溝を形成して成る円筒と、カム溝に係合するカムフォロアを有する被駆動物体と、カムフォロアを前記カム溝の一側面であるカム面に押圧する押圧部材とを備え、円筒の回転に伴うカム面の移動により、カムフォロアを介して被駆動物体を円筒の回転軸方向に直線駆動するカム駆動機構に適用される。
そして、カム面の勾配を途中で変化させる一方、カム溝の上記カム面と対向する側の側面の勾配を、カム面のうち最も勾配の緩やかな箇所と同等かそれよりも緩やかな勾配とする。
ここで、特許請求の範囲および本項でいう「緩やかな勾配」の「緩やか」とは、円筒の単位回転角あたりの物体移動量が少ないということを意味する。
請求項２の発明では、カム面は、第１のカム面と、第１のカム面よりも勾配の緩やかな第２のカム面とから成り、カム面と対向する側の側面の勾配は、全体に渡って第２のカム面の勾配と同等とされ、かつ上記対向する側の側面と第２のカム面との間隔は、カムフォロアの径と実質的に同等とされる。
請求項３の発明では、被駆動物体がレンズを含み、円筒の回転軸はレンズの光軸と一致する。
請求項４の発明では、カム面は、レンズを沈胴位置と第１の繰出位置との間で駆動するレンズセット・リセット域と、第１の繰出位置と第２の繰出位置との間で駆動するズーム域とから成り、ズーム域はセット・リセット域と比べて勾配が緩やかである。
請求項５の発明に係るカメラは、請求項３または４のカム駆動機構を有する。

本発明によれば、円筒の内周面に形成すべきカム溝の形状を工夫したことにより、円筒の単位回転角あたりの物体駆動量が可変のカム溝を、回し抜き方式の型で作成することが可能となる。

図１〜図５により本発明をデジタルカメラのズームレンズ鏡筒に適用した場合の一実施形態を説明する。
図１は本実施形態におけるレンズ鏡筒を光軸を含む平面で切った断面図、図２は光軸と垂直な平面で切った断面図である。１は固定筒１Ａと撮像素子６の保持部１Ｂとが一体化された保持部材であり、保持部材１には複数箇所に爪１ａが突設され、その爪１ａにカム筒２のフランジ部２ａが回転可能に係合している。カム筒２は直径２０ｍｍ以下の小型の円筒で、その内周面には３本のカム溝２０が形成されている。

図３はカム筒２の展開図である。カム溝２０は、型の回し抜きを可能とするために、カム筒２の一端面（図示下端面）から他端側にかけて形成される。カム溝２０の形状も回し抜きを可能とするための工夫がなされているが、それについては後述する。

カム筒２と固定筒１Ａとの間には、レンズ３を保持するレンズ保持筒４が配置され、レンズ保持筒４の３本のカムフォロア４ａがカム筒２のカム溝２０に係合している。また、固定筒１Ａに一体的に設けた凸部１ｂは、レンズ保持筒４の内周面に設けた直線ガイド溝４ｂと係合することで、レンズ保持筒４の固定筒１Ａに対する回転を阻止して光軸方向の移動をガイドする。不図示のズームモータによりカム筒２が回転すると、カム溝２０の移動によりカムフォロア４ａを介してレンズ保持筒４が駆動され、レンズ保持筒４およびレンズ３が一体に光軸方向に進退する。

図１はレンズ保持筒４（レンズ３）が最も繰り込まれた沈胴位置にある状態を示し、図４は第１の繰出位置まで繰り出された状態を、図５は更に第２の繰出位置まで繰り出された状態を示す。カメラが電源オフのときはレンズ３は沈胴位置を保持し、電源オンに伴って自動的に第１の繰出位置に繰り出される。その後、不図示のズームボタンの操作により第１の繰出位置と第２の繰出位置との間でズーミングがなされ、この間で撮影が許可される。電源オフの操作がなされると、レンズ３は自動的に沈胴位置まで繰り込まれ、その後に電源オフとなる。

レンズ保持筒４と固定筒１Ａの各ばね掛け部には引張ばね５が係止され、このばね作用により、図３のようにカムフォロア４ａは常にカム溝２０の図示下側の側面２１に押し付けられる。この場合、面２１の形状が実質的にレンズ３の動きを支配することになるため、以下では面２１をカム面と呼ぶ。図中のＰｒ，Ｐｗ，Ｐｔは、カム面２１に対するカムフォロア４ａの位置を示し、それぞれ沈胴位置、第１の繰出位置、第２の繰出位置に対応している。

カム面２１は線形ではなく、途中で勾配を変えた略くの字状とされる。第１の繰出位置と第２の繰出位置の間（Ｐｗ−Ｐｔ間）は、レンズ位置が撮影結果に影響を及ぼすズーム域であるため精度が要求される。そこで、カム筒２の単位回転角あたりのレンズ移動量を小さくするため、ズーム域におけるカム面２１（第１のカム面）の勾配は比較的緩やかにする。一方、沈胴位置と第１の繰出位置の間（Ｐｒ−Ｐｗ間）はズーム域ではなく、レンズのセット・リセット域であり、精度はさほど要求されないから、この領域のカム面２１（第２のカム面）は勾配をきつくして、カム筒２の単位回転角あたりのレンズ移動量を大きくする。これによりレンズの高速移動が図れ、電源オン・オフ時のレンズセット・リセットを迅速に行って操作性を向上することができる。

ここで、カム筒２は小型であることから、その内周面を形成する型として分割型を用いることはできない。そこで、背景技術で説明したように単一の型を用いて形成し、回し抜きで型を抜くことになる。回し抜きを可能とするため本実施形態では、カム溝２０の全体をくの字状とするのではなく、カム面２１のみをくの字状とし、カム面２１と対向する図示上側の側面２２は直線状とした（そのようなカム形状となるように型のカム溝形成部分の形状を定めた）。

上側面２２の勾配は、ズーム域におけるカム面２１の勾配と等しく、ズーム域における面２１，２２の間隔（カム溝２０の幅）は、カムフォロア４ａの径と実質的に同一とされる。このためズーム域では、一般的なカム溝と同様にカムフォロア４ａが面２１，２２の双方で案内されることになり、高精度なレンズ駆動を実現できる。一方、セット・リセット域では、カム溝２０が図示下方に至るほど幅広となり、面２２はカムフォロア４ａの案内に寄与しない。しかし、カムフォロア４ａは引張ばね５でカム面２１に押圧されており、精度の要求されないこの領域でのレンズ駆動に支障が生ずることはない。

型をカム筒２から抜くには、型をカム筒２の中心軸（光軸）回りに回転させながら軸方向に引き抜くことになる。このとき、型のカム溝形成部分は、カム溝２０から面２２に沿って図示Ａ方向に抜けてゆくので、型抜きを何ら支障なく行える。

このように型の回し抜きを支障なく行うには、図３のようにカム溝２０のカム面２１と対向する側の側面２２の勾配を、カム面２１のうち最も勾配の緩やかな部分の勾配と等しくするか、それよりも更に緩やかにする必要がある。図６〜図９は他の例を示しているが、いずれもこの条件を満たしている。

図６はカム面１２１の勾配が３段階に変化する例であるが、面１２２の勾配は、カム面１２１の先端部（最も緩やかな部分）の勾配と等しい。図７ではカム面２２１が曲線状であるが、面２２２の勾配は最先端部分の勾配（最も緩やかな部分）の勾配と等しい。図８はカム面３２１の勾配の緩急が図３と逆であるが、面３２２の勾配はカム溝の基端部分（最も緩やかな部分）の勾配と等しい。図９ではカム面４２１の形状は図３とほぼ同様であるが、面４２２の基端側の勾配がより緩やかになっている。面４２２に変えて面４２２’としてもよい。

なお、レンズ鏡筒のレンズ駆動機構にて説明したが、望遠鏡や双眼鏡のレンズ駆動機構にも本発明を適用できる。またレンズ駆動機構に限定されず、円筒の内周面に形成したカム溝にて物体を直線駆動するものであれば、あらゆるカム駆動機構に本発明を適用できる。

本発明の一実施形態におけるデジタルカメラのレンズ鏡筒を光軸を含む平面で切った断面図で、沈胴状態を示す。 上記レンズ鏡筒を光軸と垂直な平面で切った断面図。 カム筒を平面状に展開して示す図。 図１と同様の図で、第１の繰出状態を示す。 図１と同様の図で、第２の繰出状態を示す。 カム面の勾配が３段階に変化するカム溝とした例を示す図。 カム面の勾配が曲線的に変化するカム溝とした例を示す図。 カム面の勾配の変化が図３と逆のカム溝とした例を示す図。 カム面と対向する面の勾配がカム面の勾配よりも緩やかなカム溝とした例を示す図。

符号の説明

１Ａ 固定筒
２ カム筒
３ レンズ
４ レンズ保持筒
４ａ カムフォロア
５ 引張ばね
２０ カム溝
２１ カム面
２２ カム面と対向する面

Claims (5)

1. 型成形によって作成され、内周面の一端面から他端に向けてカム溝を形成して成る円筒と、
   前記カム溝に係合するカムフォロアを有する被駆動物体と、
   前記カムフォロアを前記カム溝の一側面であるカム面に押圧する押圧部材とを備え、
   前記円筒の回転に伴う前記カム面の移動により、前記カムフォロアを介して前記被駆動物体を前記円筒の回転軸方向に直線駆動するカム駆動機構において、
   前記カム面の勾配を途中で変化させる一方、前記カム溝の前記カム面と対向する側の側面の勾配を、前記カム面のうち最も勾配の緩やかな箇所と同等かそれよりも緩やかな勾配としたことを特徴とするカム駆動機構。
2. 前記カム面は、第１のカム面と、該第１のカム面よりも勾配の緩やかな第２のカム面とから成り、該カム面と対向する側の側面の勾配は、全体に渡って第２のカム面の勾配と同等とされ、かつ前記対向する側の側面と前記第２のカム面との間隔は、前記カムフォロアの径と実質的に同等とされることを特徴とする請求項１に記載のカム駆動機構。
3. 前記被駆動物体はレンズを含み、前記円筒の回転軸は前記レンズの光軸と一致することを特徴とする請求項１または２に記載のカム駆動機構。
4. 前記カム面は、前記レンズを沈胴位置と第１の繰り出し位置との間で駆動するレンズセット・リセット域と、前記第１の繰出位置と第２の繰出位置との間で駆動するズーム域とから成り、該ズーム域は前記セット・リセット域と比べて勾配が緩やかであることを特徴とする請求項３に記載のカム駆動機構。
5. 請求項３または４のカム駆動機構を有することを特徴とするカメラ。

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