JP4954000B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、レンズを光軸方向に移動するカム機構を備えたレンズ鏡筒に関し、さらに詳しくは、カムフォロワとカム面とを有するカム機構を備えたレンズ鏡筒に関するものである。

従来、ズームレンズ鏡筒等にカム機構が用いられている。カム機構は、回転駆動を直進駆動に変換する機構であり、例えばレンズを保持する移動筒にカムフォロワを、また、外筒であるカム筒にカム溝をそれぞれ設け、カム筒を回転させて移動筒を回転止めすることで、カム筒に対して移動筒を光軸方向に直進的に移動させる。

ところで、カム筒には、金属製のものと樹脂性のものとがある。金属性のものはカム溝を切削により作るため高価になるのに対し、脂材製のものは金型成形で作るためローコストになる。しかし、金型成形のカム筒では、金型の抜き勾配が必要になるためカム溝が断面台形になり、これに伴い相手側カムフォロワもカム溝に係合する頭部が断面台形の截頭直円錐形になる。このため、移動筒に外部から負荷が加えられると、カムフォロワとカム溝との斜面同士が滑ってカム溝からかむフォロワが外れるおそれがある。このようになると、カム機構が動作しなくなる。

そこで、カムフォロワをテーパーピンと移動筒の外部に設けたテーパー面部とで構成し、テーパーピンを先端がテーパー面部から径方向の外に向けて突出する突出位置と、内に向けて入り込む退避位置との間で出入り自在に設け、かつバネにより突出位置に向けて付勢させておいて、移動筒が光軸方向に向けて外力を受けた場合に、テーパーピンがカム溝に押されて退避位置に引っ込むとともに、テーパー面部がカム溝の一部に当接することで、カム溝からのカムフォロワの外れを防止するレンズ鏡筒および円筒部材の嵌合機構が提案されている（特許文献１）。

また、カムフォロワに角度が異なる２つの斜面を設けるとともに、カム溝にも該斜面に対応したカム面を設け、カム溝の斜面のうちの光軸前方からの外力に対峙する側の斜面の角度を急斜面にすることでカムフォロワの外れ方向への移動を阻止して、カム溝からのカムフォロワの外れを防止するレンズ鏡筒が提案されている。（特許文献２）。
特開平６−２５００６３号公報 特開２００３−１５０１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、カムフォロワ、カム溝及びその周囲に複数の部品を必要としたり複雑な形状を必要としたりするため、レンズ鏡筒の大型化や加工・組み立てコストの上昇を招きやすい。

また、特許文献２に記載の発明では、負荷が小さければ問題は無いのに対し、負荷が大きいと、カムフォロワがカム溝の斜面に食い込んでその斜面に傷を与えるおそれがある。一度食い込むと、脱出するのが難しいばかりか、傷が付いた位置ではカムフォロワがスムーズに摺動しなくなり、またこの位置ではレンズ停止精度が低下する。

さらに、移動筒に加わる負荷には、移動筒の前端に対して光軸に直行する方向から加わる負荷がある。この場合には、移動筒が後端を中心に前端が光軸に対して倒れる方向に向けて回転する。このようなケースでは、カムフォロワの斜面が回転しながらカム溝の斜面を滑ってその斜面を乗り越えるため、カム溝からのカムフォロワの外れを有効に防止することができない。

本発明は、上述した従来技術の欠点を解決し、カムフォロワによってカム溝に傷が付き難いように工夫したレンズ装置を提供する。また、カム溝からカムフォロワが外れても再び係合するように工夫したレンズ装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明のレンズ装置では、カム溝を構成する面であって光軸方向に直交する方向に対して傾斜角を有して互いに対向する２つのカム面のうちの、被写体側方向である光軸前方のカム面に向けてカムフォロワを付勢する付勢手段を設け、その付勢手段の付勢によりカムフォロワが当接するカム面よりも他方のカム面（遊びカム面）の光軸に直交する面に対する傾斜角を大きくし、カムフォロワのカム溝と係合する部分の傾斜角が、カムフォロワが当接するカム面とほぼ同じ傾斜角であり、遊びカム面の傾斜角よりも小さいものである。これによれば、遊びカム面の傾斜角を大きくしているため、移動筒に外力が加わったときにカムフォロワが光軸方向に向けて逃げて遊びカム面に当接する衝撃力を緩和でき、また、その面に傷や損傷を付けることを極力防止することができる。なお、遊びカム面の傾斜角を大きくする範囲としては、カム溝の全部でもよい。また、変倍時に移動筒が進退する場合には、移動筒の移動範囲のうちの撮影準備位置、例えばワイド位置のときにカムフォロワが位置する範囲としてもよい。さらに、移動筒がカム筒の内部に収納される沈胴位置に繰り込む場合には、これから光軸前方に繰り出してワイド位置とテレ位置との間で変倍する範囲のときにカムフォロワが位置する範囲のみとしてもよい。

ところで、カム筒の内面に内面反射を防止するための遮光溝を多数設ける場合がある。遮光溝を遊びカム面の縁にまで設けると、カム溝から外れたカムフォロワが遮光溝に引っ掛かり、カム溝に復帰することができなくなるおそれがある。そこで、遊びカム面から光軸後方に向けて所定距離離して遮光溝を設けるのが望ましい。

カムフォロワがカム溝から外れたときに、そのカムフォロワをカム溝に戻すようにするのが望ましい。そこで、カムフォロワをカム溝に復帰するための副カム溝を設ける。副カム溝は、カム溝に繋がる一端を有しその一端から残りが遊びカム面から光軸後方に向けて所定距離離して設ける。これによれば、カム溝の光軸後方に副カム溝を設けているから、カム溝から外れたカムフォロワは副カム溝に入り込む。ここでカム筒を回転させれば副カム溝がカムフォロワをカム溝に誘導するため、カムフロワがカム溝に確実に入り込む。副カムは、カム溝の遊びカム面側に繋がっている。カムフォロワをカム溝に戻せば、その後は付勢手段の付勢によりカムフォロワがカム面にのみ摺動するので、副カム溝に入り込むことはない。

副カムを設けたカム筒を使用する場合、自動的にカム筒を回転させてレンズを移動する動作を止めて、カムフォロワを副カム溝からカム溝に復帰させる復帰動作を行うのが好適である。この場合には、回転自在に設けられ、回転によりカム筒を回転させる回転筒と、回転筒を回転させるモータと、モータの回転方向及び回転角を検出してパルス信号を出力するロータリエンコーダと、所定時間内にロータリエンコーダからパルス信号が出力されないとき、または、所定時間内にロータリエンコーダから出力されたパルス信号を計数した値が予め決められた閾値よりも少ないときに、カムフォロワがカム溝から外れて副カム溝に入り込み、移動筒が光軸に対して傾いたことを検出する検出部と、検出部が移動筒の傾きを検出することに応答してモータを駆動し、カムフォロワが少なくとも一端を越えて副カム溝からカム溝に復帰する位置までカム筒を回転させる復帰動作制御手段と、を備えればよい。この検出手段としては、カム筒又はこれを駆動するモータが回転するか否か、また、その回転が遅くないか否を、エンコーダを使って検出すようにしてもよい。また、コントラストＡＦ方式の電子カメラに用いる場合には、画面の特定エリアに対して他のエリアがピンボケになっているか否かを検出することで行える。

また、回転自在に設けられ、回転によりカム筒を回転させる回転筒と、回転筒を回転させるモータと、レンズ装置に外部から衝撃が加わったことを検出する衝撃検出手段と、衝撃検出手段が衝撃を検出することに応答してモータを駆動し、カムフォロワが少なくとも一端を越えて副カム溝からカム溝に復帰する位置までカム筒を回転させる復帰動作制御手段と、を備えてもよい。

また、カム筒の光軸前方の先端に、補強リングを設ける場合がある。この補強リングは、カム筒の光軸前方の先端を覆う一端と、その一端に繋がりカム筒の外周の一部を覆う他端とからなる断面Ｌ字部を環状に形成したリング部材となっている。この補強リングを設けたカム筒を使用する場合には、移動筒に外力が加わって移動筒が傾いたときに、補強リングの一端が、移動筒の外面に食い付いて互いの相対回転に負荷をかけるおそれがある。そこで、一端を結像面側に向けて折り返すのが望ましい。さらに、一端を折り返した角部に丸みを施して滑らかな表面にすることで、移動筒への食い込みを確実に防止することができる。

また、補強リングの一端に弾性部材を設け、一端と移動筒の外周との間に弾性部材を介在させることで、移動筒への食い込みを確実に防止してもよい。さらに、移動筒の外面に当接する遮光リブを弾性部材に一体に設けるようにすると、移動筒とカム筒との隙間から有害光が侵入することを防止しかつ移動筒への食い込みも防止することに加えて、移動筒とカム筒との隙間からゴミや異物が侵入することを阻止することもできる。なお、遮光リブとしては、移動筒の外面に常に当接しているため、摩擦抵抗の低い固体潤滑剤をコーティングする加工を施すのが好適である。

移動筒の食い付き防止策としては、弾性部材を設ける代わりに、移動筒の外面に凹部を設け、この凹部でカム筒の光軸前方の先端の内側角部、又は補強リングの一端の当接を吸収するようにしてもよい。この凹部としては、移動筒の外周のうちの周方向の全部に繋がっている形状で形成するのが望ましい。また、凹部を設ける位置としては、レンズ鏡筒が撮影準備位置のときの移動筒とカム筒との位置関係のときに、カム筒の光軸方向の先端の内側角部が食い込む範囲に設けるのが望ましい。なお、凹部を光軸方向に複数並べても設けてもよい。

本発明では、付勢手段の付勢によりカムフォロワが当接するカム面よりも他方のカム面（遊びカム面）の光軸に直交する面に対する傾斜角を大きくしたので、移動筒に外力が加わったときにカムフォロワが光軸方向に向けて逃げて遊びカム面に当接する衝撃力を緩和することができ、また、その遊びカム面に傷や損傷を付けることを極力防止することができる。

［第１実施形態］
本発明のレンズ装置１０は、ズームレンズ装置であって、図１及び図２に示すように、移動筒１１、後レンズ群保持筒１２、カム筒１３、直進筒１４、固定筒１５、及び、回転筒１６とで構成されている。移動筒１１には前レンズ群１７が保持されている。この前レンズ群１７と、後レンズ群保持筒１２に保持した後レンズ群１８とを、互いの間隔が変わるように光軸方向に移動して変倍を行う。なお、レンズ装置１０は、単一のモータ１９を利用して変倍と合焦とを行うステップズーム方式の装置である。

固定筒１５の外周には、回転筒１６が回転自在に設けられている。この回転筒１６には、モータ１９の回転が伝達される。回転筒１６は、カム筒１３に設けたカムフォロワ２０に係合する直進溝２１が内周に形成されており、直進溝２１は、カムフォロワ２０を介してカム筒１３に回転筒１６の回転を伝達する。固定筒１５には、カム筒１３に設けたカムフォロワ２０に係合するカム開口２２が設けられている。カム開口２２は、カム筒１３を光軸方向に移動させる。

カム筒１３は、移動筒１１、後レンズ群保持筒１２、及び直進筒１４を一緒にもって回転しながら光軸方向に移動する。直進筒１４は、カム筒１３に対して回転自在に保持されており、前側に配した直進突起部２４と、後側に配した突起部２５とを有しいている。直進突起部２４は、移動筒１１の内面に設けた直進溝２６に係合して移動筒１１の回転止めを行い、また、突起部２５は、固定筒１５の内面に設けた直進溝２７に係合して自身の回転止めを行っている。

直進筒１４は、内面で後レンズ群保持筒１２を光軸方向に移動自在に支持している。直進筒１４は、周面に直進ガイド開口２８が形成されている。直進ガイド開口２８には、後レンズ群保持筒１２に設けたカムフォロワ２９が係合し、後レンズ群保持筒１２の回転止めを行っている。

移動筒１１には、外周後端にカムフォロワ３０が設けられている。カム筒１３の内面には、移動筒１１のカムフォロワ３０が係合する第１カム溝３１と、後レンズ群保持筒１２のカムフォロワ２９が係合する第２カム溝３２とがそれぞれ形成されている。これにより、レンズ装置１０は、回転筒１６が回転すると、固定筒１５に対してカム筒１３が光軸前方に移動し、かつ移動筒１１がカム筒１３に対して光軸方向に移動して、図１に示す沈胴位置（不撮影位置）から図２に示すワイド端を経由してテレ端の変倍位置になる。沈胴位置では、カム筒１３が固定筒１５の内部に、かつ、移動筒１１がカム筒１３の内部にそれぞれ収納された状態になり、また、ワイド端では、固定筒１５に対してカム筒１３が、また、カム筒１３に対して移動筒１１がそれぞれ最も突出した状態になる。

なお、固定筒１５には、受光面をレンズ装置１０の結像面に配したＣＣＤなどの撮像センサ３５が固定されている。また、第１及び第２カム溝３１，３２は、第１の変倍位置、次に第１の変倍位置におけるフォーカシング範囲、次に第２の変倍位置、そして第２の変倍位置におけるフォーカシング範囲・・・となるようにカム面が変倍用のカム面とフォーカシング用のカム面とを合成したカム面で構成されている。

カム筒１３は、樹脂材料による金型成形によって作られており、第１及び第２カム溝３１，３２は型抜きするためにそれぞれ断面台形になっている。カムフォロワ２９，３０は、カム溝３１，３２でのガタ付きを防止するために、片寄せ用のバネ３６によりカム溝３１，３２を構成する一対の斜面のうちのいずれか一方の斜面に当接している。バネ３６は、移動筒１１と後レンズ群保持筒１２との間に設けられた圧縮コイルバネになっている。このバネ３６の付勢により移動筒１１に設けたカムフォロワ３０は、第１カム溝３１のうちの被写体側の斜面（カム面）に、後レンズ群保持筒１２に設けたカムフォロワ２９は、第２カム溝３２のうちの結像側の斜面（カム面）にそれぞれ当接する。なお、カムフォロワ２９，３０及びカム溝３１，３２は、光軸を中心とする周方向の３分割位置にそれぞれ配されている。

従来、カム溝は、片寄せによりカムフォロワに当接するカム面と、これに対向する遊びカム面とからなり、カム面と遊びカム面とは、光軸に直交する面に対する傾斜角が、略同じに作られている。しかし、図３に示すように、移動筒１１の先端に上から強い負荷が加わると、上側に位置するカムフォロワ３０の近傍を中心として移動筒１１が反時計方向に回転して光軸に対して傾く姿勢になる。このようになると、図４に示すように、下側に位置するカムフォロワ３０が第１カム溝３１の遊びカム面３７に一度ぶつかり、その後遊びカム面３７を乗り越えて第１カム溝３１から外れるおそれがある。そこで、本実施形態の第１カム溝３１は、図５に示すように、カム面３８よりも遊びカム面３７の方を大きな傾斜角に作ってある。なお、カムフォロワ３０については、断面台形の対向する両斜面ともカム面３８と略同じ傾斜角になっている。

図６に示すように、第１及び第２カム溝３１，３２は、前及び後レンズ群１７，１８を光軸方向に連続的に移動させるように複数の直線、又は直線と曲線とを繋げた形状で形成されている。モータ１９をテレ方向に向けて駆動すると、カム筒１３がテレ方向に向けて回転して、第１及び第２カム溝３１，３２が各カムフォロワ２９，３０を同図に示す沈胴位置からワイド位置を通ってテレ位置に向けて案内するとともに、第１及び第２カム溝３１，３２の光軸方向への変位に基づいて各カムフォロワ２９，３０を光軸方向に各々移動する。カムフォロワ２９，３０はバネ３６により光軸前方に向けて付勢されているので、カム筒１３が停止したときには遊びカム面３７，４０に当接することはない。そして、第１カム溝３１の遊びカム面３７をカム面３８に対して大きな傾斜角で形成しているので、カム筒１３の内面を展開したときにカム面と同じ傾斜角で作った遊びカム面の間口（点線）に対して本実施形態の第１カム溝３１は遊びカム面３７までの間口が広くなる。

なお、傾斜角を大きくする範囲としては、第１カム溝３１の全域にしているが、これに代えて、所望する範囲に限定してもよい。例えば、使用する頻度の高い撮影域、すなわちワイド端とテレ端との間の範囲に限定してもよい。さらに、通常、カメラでは、電源オンにしたときには撮影待機位置として、例えばワイド位置で待機するのが多い。よって、ワイド位置のときに外力が加えられることが多いので、レンズ装置１０がワイド位置になったときのカムフォロワ３０が摺動する位置を含む前後の範囲に限定して作ってもよい。

これにより、移動筒１１に外力が加わっても、カムフォロワ３０が外れる方向の遊びカム面３７が緩やかな斜面であるため、遊びカム面３７へのカムフォロワ３０の当接力が弱くなり、遊びカム面３７に当接痕や食い込み痕を付けることを防ぐことができる。また、外力が加えられたときに、第１カム溝３１の間口が広くなっているからカムフォロワ３０が外れる方向に移動しても遊びカム面３７の上に残っていることが多い。この場合、次回のカム筒１３の回転が行われたときに、外れかかったカムフォロワ３０を遊びカム面３７で押し込むため、カム面３８に当接する位置に再び復帰させることができる。

[第２実施形態]
カム筒には、図７に示すように、内面に反射防止用の遮光溝４２を多条に設けているものがある。遮光溝４２は、一般的に凹凸形状、例えば断面ネジ山形状になっている。しかし、遮光溝４２を第１カム溝３１の間口近傍まで施すと、カムフォロワ３０が第１カム溝３１からカム筒１３の内面に乗り上った直後に遮光溝４２に引っ掛かり、第１カム溝３１への復帰を妨げることになる。また、第１カム溝３１の隣に遮光溝４２が形成されるため、遮光溝４２と第１カム溝３１との間の厚みが薄くなり、第１カム溝３１の強度が低下する。このため、カムフォロワ３０が遊びカム面３７に当接したときに、遊びカム面３７を抉る現象が発生するおそれがある。そこで、図８に示すように、第１カム溝３１から所定の長さＨだけ離して遮光溝４２を作るのが望ましい。この所定の長さＨは、第１カム溝３１の端、すなわち遊びカム面３７から光軸後方に沿った長さである。この長さＨとしては、数１に記載する条件式を満足するのが望ましい。

数１に記載した式は、周方向の略３分割位置に設けたカムフォロワ３０のうちの１個だけ第１カム溝３１から外れて残りの２個のカムフォロワ３０は第１カム溝３１に収まっている状態のときの条件式である。この状態においては、第１カム溝３１に係合しているカムフォロワ３０に対して第１カム溝３１から外れたカムフォロワ３０の先端が移動する軌跡を「Ｒ」とすると、その軌跡Ｒが、カムフォロワ３０の先端までの半径Ａの３／４倍の半径になる。この軌跡Ｒと、この軌跡Ｒからカムフォロワ３０が第１カム溝３１に係合している量とから、カム筒１３の内面がどこまでカムフォロワ３０により削られるかを計算した。なお、図８（Ｂ）に示す符号Ｂは、カム筒１３の内面までの半径である。

図９に示すように、第１カム溝３１から遮光溝４２までの範囲を遮光溝無し部４４とすると、この遮光溝無し部４４を設ける範囲としては、撮影域、すなわちワイド位置とテレ位置との間で使用する第１カム溝３１の範囲のみに遮光溝無し部４４を作るのが望ましい。また、カメラでは、一般的に電源をオンすることで、待機位置がワイド位置になりここで待機するものが多い。そこで、図１０に示すように、ワイド位置近傍のみに遮光溝無し部４４をつくってもよい。この場合、移動筒１１が被写体側に向けて突出した位置になっているので、ワイド位置近傍のみに遮光溝無し部４４を作っても、内面反射の影響が少ないので問題は無い。なお、影響が出る場合には、遮光溝無し部４４に微細な凹凸であるシボ加工を施すのが望ましい。なお、この実施形態で利用する第１カム溝３１としては、実施形態１で説明したカム溝でもよいし、断面台形の一般的なカム溝でもよい。

[第３実施形態]
ところで、カムフォロワ３０が第１カム溝３１から外れてカム筒１３の内面に乗り上がった場合には、カム筒１３の内面にカムフォロワ３０が圧接するため、カム筒１３の回転に負荷がかかり、カム筒１３が回転しない不都合が生じるおそれがある。そこで、図１１に示す実施形態では、第１カム溝３１から外れたカムフォロワ３０を再び第１カム溝３１に自動的に復帰するように第１カム溝３１に副カム溝４６を設ける例である。この実施形態では、第１カム溝３１のうちのカムフォロワ３０がワイド位置のときに摺動する位置の近傍に、副カム溝４６を設けている。副カム溝４６は、遊びカム面３７から光軸後方に所定距離離して設けられており、ワイド位置のときにカムフォロワ３０が摺動する位置を挟む前後の第１カム溝３１に両端が繋がっている。

ワイド位置の近傍に副カム溝４６を設ける理由としては、カメラの電源をオンするとワイド位置で待機するものが多く、よってこのワイド位置で移動筒１１に負荷が加わる確立が高い点、本実施形態の第１カム溝３１の形状から分かるように、ワイド位置では移動筒１１がカム筒１３から光軸前方に最も突出する位置でありよって移動筒１１とカム筒１３との光軸方向での重なり長さが最も少なくなりカム筒１３が移動筒１１を支持する力が弱くなる点、ワイド位置では光学的調整を行い易いようにカム筒１３に回転位置の誤差が生じても前レンズ群１７の位置が変わらないように第１カム溝３１のうちのワイド位置のときにカムフォロワ３０が摺動する範囲がカム筒１３の回転方向と平行なカム面３８ａになっている点、などがあるためである。

図１２に示すように、カム筒１３に同図（Ａ）に示す矢印方向に外力が加わると、同図（Ｂ）に示すように、カムフォロワ３０が第１カム溝３１を乗り越えてカム筒１３の内面に乗り上げる。このとき、第１カム溝３１の隣に副カム溝４６が形成されているので、同図（Ｃ）に示すように、内面に乗り上げたカムフォロワ３０が副カム溝４６に入り込む。副カム溝４６は、第１カム溝３１に繋がっているので、カム筒１３を沈胴位置又はテレ位置に向けて回転する復帰動作を行うことでカムフォロワ３０は第１カム溝３１に復帰する。

図１３は、ワイド位置とテレ位置との間の撮影域のときにカムフォロワ３０が第１カム溝３１に摺動する範囲に副カム溝４７を設けた例である。この副カム溝４７は、一端のみが第１カム溝３１に繋がっている。この一端４７ａは、カム筒１３が沈胴位置に向けて回転したときにカムフォロワ３０を第１カム溝３１に戻す方向の端になっている。よって、この場合の復帰動作としては、カム筒１３を沈胴位置に向けて回転させる動作になる。一般的にズームレンズ鏡筒では、移動筒又はカム筒の移動位置が沈胴位置又はワイド位置に移動したことを原点センサで検出している。そこで、復帰動作としてはレンズ装置１０をいったんワイド位置又は沈胴位置に戻す動作とするのが好適である。

復帰動作のときには、カムフォロワ３０が外れた第１カム溝３１を除く残りの２箇所の第１カム溝３１にはカムフォロワ３０が各々入り込んでいると仮定している。この状態は、１箇所でカムフォロワ３０が第１カム溝３１から外れて副カム溝４７に入り込んでいるため、移動筒１１が光軸に対して傾いた姿勢になっている。このため、復帰動作のときに、残り２箇所のカム溝３１ではカムフォロワ３０が遊びカム面３７に当接しながら第１カム溝３１を移動してカム筒１３の回転に負荷をかけるおそれがある。そこで、第１実施形態で説明したようにカム面３８に対して遊びカム面３７の傾斜角を寝かせたカム溝をこの実施形態の第１カム溝３１として利用することでその負荷を低減することができる。

脱落したカムフォロワ３０を第１カム溝３１に戻すカメラの復帰動作としては、カメラの電源をオフする動作、すなわち、レンズ装置１０を沈胴位置に繰り込む終了動作としてもよい。この場合には、原点センサで沈胴位置を検出する。また、カムフォロワ３０が第１カム溝３１から脱落することで生じる異常を検知することに応答して復帰動作を１回行って再び元の変倍位置又は撮影準備位置（ワイド位置）に戻すようにしてもよい。

図１４は、異常を検出して復帰動作を行うカメラ５０を示す。このカメラ５０は、図１で説明したレンズ装置１０を用いている。モータ１９は、ドライバ５１を介してＣＰＵ５２により駆動が制御される。このモータ１９の駆動は、ギヤ列５３を介して回転筒１６に伝達される。ギヤ列５３には、ロータリエンコーダ５４が組み込まれている。ロータリエンコーダ５４は、スリット板と光電変換素子とを有し、モータ１９の回転方向及び回転角を検出し、ＣＰＵ５２にフィードバックする。ドライバ５１は、駆動電圧を上げてモータ１９を高トルクで駆動させることができる。ＣＰＵ５２には、タイマ回路５２ａとカウント回路５２ｂとを内蔵しており、モータ１９を駆動した後にタイマ回路５２ａで所定時間を計り、その間にロータリエンコーダ５４から得られるパルスをカウント回路５２ｂでカウントしてその値に基づいて異常か否かをチェックする異常チェック動作を行う。なお、符合５６は、カム筒１３が沈胴位置に移動したことを検出する原点センサである。また、ワイド位置を原点センサで検出する場合には、ワイド位置に到達してから所定のパルス数だけモータ１９を駆動して沈胴位置を認識するように構成すればよい。

異常チェック動作は、図１５に示すように、タイマ回路５２ａで計時する間にロータリエンコーダ５４からパルス信号が得られない場合（ズーム駆動が行われていない場合）、もしくは、カウント回路５２ｂで計数した値が予め決めた閾値よりも少ない場合（ズーム駆動が遅い場合）等を異常として判断し、それ以外を正常と判断するチェック動作である。この結果、異常の場合に復帰動作を行う。

復帰動作では、ズーム駆動時よりも駆動電圧を上げてモータ１９を駆動させる。この駆動方向は、レンズ装置１０を沈胴位置に向けて繰り込む方向である。この間、再び前述したと同じ異常チェック動作を行い、ここで異常であると判断した場合は、モータ１９を高トルクで駆動してもズーム駆動が行われない又は遅い場合であるので、第１カム溝３１への損傷が大きくカメラとして使用するのに好ましくない状態であると判断し、外部に設けた表示部５７に警告を表示する。高トルク駆動での異常チェック動作で正常であると判断している場合には、カムフォロワ３０が副カム溝４７から第１カム溝３１に戻ってそのままレンズ装置１０が沈胴位置に繰り込まれる。原点センサ５６でカム筒１３の沈胴位置を検出することでモータ１９の駆動を停止する。その後は、通常の駆動電圧でモータ１９を駆動してレンズ装置１０を撮影初期状態、例えばワイド位置に移動させる。ＣＰＵ５２は、復帰動作の間はレリーズ操作を無効にする。

上記実施形態では、モータ１９の駆動から得られるパルス信号に基づいて異常か正常かを判断しているが、コントラスト検出方式であるＡＦ回路で異常を判断することもできる。この例のカメラ６０では、図１６及び図１７に示すように、ＡＦ回路６１がデジタル信号処理回路６２に内蔵されている。撮像センサ３５から得られる画像信号は、アナログ信号処理回路６３、デジタル信号処理回路６２を順に経由していったんフレームメモリ６４に取り込まれる。ＡＦ回路６１は、フレームメモリ６４から読み出した画像信号に基づいてコントラストを検出し、ＣＰＵ６５に送る。ＣＰＵ６５は、操作部６６からレリーズ信号を受け取ることに応答してモータ１９を駆動してコントラストの一番高くなる位置にレンズを動かして合焦を行う。

ＡＦ回路６１は、被写体が中央に居なくても最適なピントが得られるように画像の中央エリアに加えて他のエリアについてもコントラストを調べる。このため、カムフォロワ３０が第１カム溝３１から外れて副カム溝４７に入り込むと、移動筒１１が傾き、よって結像面が傾いてしまうため、画面の中の特定のエリアでは合焦しても他のエリアでは大きくボケてしまう。このような状況、かつシャッタボタンの半押し操作が行われていない場合に、ＣＰＵ６５は異常と判断して復帰動作を実行する。但し、被写体の距離分布によっては、特定エリアのみ合焦することも起こり得るので、このような場合には、ズームの駆動状況と合焦状況とから総合的に判断することが望ましい。ズームの駆動状況の判定としては、ズームの駆動時間が所定値よりも長い場合をＮＧ、又はズームモータの駆動電流を検出して所定値を超えた場合をＮＧとし、このうちのいずれか一方、又は両方の判定に基づいてズームの駆動状況を判断すればよい。両方の判定に基づく場合には、どちらもＮＧの場合とすればよい。

復帰動作は、図１４で説明したと同じに、ズーム駆動時よりも駆動電圧を上げてモータ１９を駆動させる。この間、図１４で説明したと同じに異常チェック動作を行い、ここで異常であると判断した場合、表示部６７に警告を表示する。高トルク駆動時に行う異常チェック動作で正常であると判断している場合には、カムフォロワ３０が副カム溝４７から第１カム溝３１に戻ってそのままレンズ装置１０が沈胴位置に繰り込まれる。その後は、通常の駆動電圧でモータ１９を駆動してレンズ装置１０を撮影初期状態、例えばワイド位置に移動させる。

さらに、別の例としては、カメラに加速度センサや衝撃センサなどを内蔵させ、図１８に示すように、カメラに所定以上の衝撃があった場合で、かつ、レンズ装置１０が撮影域（ワイド位置とテレ位置との間の域）に位置している場合に、いったん沈胴位置に戻す復帰動作を行う。この復帰動作も、図１４で説明したと同じに、ズーム駆動時よりも駆動電圧を上げてモータを駆動させる。この復帰動作中に、図１４で説明したと同じに異常チェック動作を行い、ここで異常であると判断した場合、表示部に警告を表示する。異常チェック動作で正常であると判断している場合には、カムフォロワが副カム溝からカム溝に戻ってそのままレンズ鏡筒が沈胴位置に繰り込まれる。その後は、通常の駆動電圧でモータを駆動してレンズ鏡筒を撮影初期状態に移動させる。

［第４実施形態］
ところで、カム筒１３には、図１９及び図２０（Ａ）に示すように、先端に補強リング７０を設けているのもが多い。この補強リング７０は、カム筒１３の被写体側に端面に接着剤により接着されており、カム筒１３の被写体側の端面とその外周の一部とに繋がる断面略Ｌ字状の凹部７１に嵌合する環形状になっている。この補強リング７０は、カム筒１３の先端の補強用である。しかも、一般的に、アルミやＳＵＳ等の材料で形成されているため、レンズ鏡筒の全体を外部から見たときに高級感を醸し出す効果を与えている。

しかしながら、カムフォロワ３０が第１カム溝３１から外れて移動筒１１が傾いたときに、図２０（Ｂ）に示すように、補強リング７０のうちの移動筒１１に対峙する一端７３が移動筒１１の外周に食い込み、カム筒１３の回転に多大な負荷を加えるおそれがある。しかも、その食い付き量が大きいと、第１実施形態のカム溝３１を利用してもカム溝３１に復帰することが難しく、また、復帰用の副カム溝４７を設けたカム筒１３であっても、モータ１９を高トルクで駆動してもカム筒１３を回転することは難しい。そこで、この実施形態では、図２１に示すように、補強リング７４の断面Ｌ字状のうちの移動筒１１に対峙する一端７５を結像面側に向けて折り曲げて開放側を結像面に向けた姿勢の断面コ字状で環状に形成し、かつ、折り曲げた角部７６に丸みを施した補強リング７４を採用することで、移動筒１１への食い込みを防止するようにしている。

別の例としては、図２２に示すように、補強リング７７に弾性部材７８を取り付けた形態としてもよい。この場合、補強リング７７は、断面Ｌ字状で環状を作った形態になっており、また、弾性部材７８は、断面Ｌ字状のうちの移動筒１１に対峙する一端７９に嵌合する環状になっており、その一端７９とカム筒１３との間に介在するように補強リング７７に取り付けられている。こうすることで、カムフォロワ３０が第１カム溝３１から外れて移動筒１１が傾いて、図２３に示すように、移動筒１１の外周が当接しても弾性部材７８が弾性変形するのみであるため、補強リング７７が移動筒１１に食い付くことを確実に阻止することができる。しかも、弾性部材７８は摩擦抵抗が大きいため、移動筒１１が結像面側に向けて入り込むことも防止することができる。なお、弾性部材７８としては、ゴム等の材質で作るのが好適である。

図２２では、弾性部材７８を断面略矩形にしているが、本発明ではこれに限らず、図２４に示すように、移動筒１１の内面に向けて突出する遮光リブ８０を設けた形状の弾性部材８１としてもよい。この遮光リブ８０を移動筒１１の外周に積極的に当接させれば、移動筒１１とカム筒１３との間の隙間からレンズ装置１０の内部にゴミや異物が侵入することも防ぐことができる。ところで、遮光リブ８０の当接面積が大きいと、カム筒１３の回転に負荷がかかる。そこで、図２５に示すように、先端の尖った細幅の断面形状で作った遮光リブ８２を持つ弾性部材８３を用いることで、カム筒１３への負荷を低減することができる。また、図２６に示すように、先端の尖った細幅の断面形状で作った遮光リブ８４，８５を光軸方向にずらして複数、例えば２個設けた弾性部材８６を用いることで遮光効果をさらに高めることができる。

また、弾性部材は、図２４で説明したように、開放側を補強リング７７の一端７９に向けた姿勢の断面コ字状で形勢されているので、遮光リブを複数設けると弾性部材８１が一端７９から外れてしまうおそれがある。そこで、図２７に示すように、一端７９に対して光軸後方側の弾性部材８６の一部８６aの厚みを増してこの一部８６aよりも被写体側に複数の遮光リブ８７,８８を設けるようにすると補強リング７７から抜けにくくなるので望ましい。さらに、図２８に示すように、補強リング９０の一端９１を結像面側に折り曲げ、この一端９１に嵌合する断面形状で弾性部材９２を作ると、さらに抜けにくくなる。さらにまた、カム筒１３の回転をスムーズに行うために、弾性部材のうちの遮光リブを含む範囲にテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂、二硫化モリブデン、グラファイト、などの固体潤滑剤をコーティングする加工を施してもよい。

［第５実施形態］
この実施形態では、３個のうちの１個のカムフォロワ３０が第１カム溝３１から外れて移動筒１１が傾いたときに、カム筒１３の先端内側の角部が移動筒１１の外周に食い込むのを防止するために、図２９に示すように、移動筒１１の外周に細幅の凹部９３を周方向に沿って設け、カム筒１３の先端内側の角部が移動筒１１の外周に食い付くのを防止する例である。

凹部９３を設ける位置としては、図８で説明したように、カムフォロワ３０の先端までの半径Ａの３／４倍の半径になる軌跡Ｒと移動筒１１の外周とが交わる位置近傍に設ければよい。凹部９３としては、断面コ字状や、断面Ｖ字状でもよい。また、図３０に示すように、凹部９５を複数並べて設けても良い。また、凹部９３を設ける範囲としては、ワイド位置のときにカム筒１３と干渉する位置に設けるのが望ましい。これによれば、移動筒１１が傾いてもカム筒１３の先端内側の角部が凹部９４に入り込み、移動筒１１の外周に食い付くのを防止することができるとともに、その角部が凹部９４に引っ掛かるため、移動筒１１がカム筒１３の内部に滑り込むことも防止することができる。

上記各実施形態では、カムフォロワとしているが、カムピンやカム突起等でもよい。また、相手側をカム溝としているが、底無しのカム開口としてもよい。また、各実施形態では、２個のレンズ群をもつズームレンズ鏡筒として説明しているが、本発明ではこれに限らず、３個以上のレンズ群をもつレンズ鏡筒にしてもよい。さらに、単一のモータを使用するステップズームとして説明しているが、変倍用と合焦用とのモータをそれぞれ使用して変倍時と合焦時とでモータの駆動を変えるズームレンズ鏡筒にしてもよい。この場合には、変倍用モータを高トルクで駆動するように構成すればよい。

なお、前述した第１ないし第５実施形態は、本発明として個々に利用してもよい。また、第１実施形態は、第２ないし第５実施形態のうちのいずれか一つ又複数を組み合わせて利用することができ、さらに、第２実施形態は、第３ないし第５実施形態のうちのいずれか一つ又複数を組み合わせて利用することができる。また、第３実施形態は、第４及び第５実施形態のうちのいずれか一つ又は両方を組み合わせて利用することができ、さらに、第４実施形態は、第５実施形態を組み合わせて利用することができる。また、第２、第４、及び第５実施形態については、片寄せ用のバネ３６を省略することができる。

上記各実施形態で説明したレンズ装置は、電子カメラのみならず、カメラ付き携帯電話やビデオカメラなどにも採用することができる。

本発明を採用したレンズ鏡筒の沈胴位置の状態を示す断面図である。 図１で説明したレンズ鏡筒のワイド位置の状態を示す断面図である。 外力が加わって移動筒が傾いた状態を示す断面図である。 カムフォロワが従来の第１カム溝から外れた状態を示す要部断面図である。 カムフォロワが第１実施形態の第１カム溝から外れた状態を示す要部断面図である。 カム筒の内面を示す展開図である。 内面に遮光溝を設けたカム筒を示す断面図である。 図７で説明したカム筒と移動筒との関係を示す説明図であり、（Ａ）は光軸方向沿って破断した断面図、（Ｂ）は光軸に対して直交する方向に沿って破断した断面図をそれぞれ示している。 撮影域に対応する範囲のみ遮光溝を無くした一実施例を示すカム筒の展開図を示している。 ワイド位置に対応する範囲のみ遮光溝を無くした他の実施例を示すカム筒の展開図を示している。 カム溝から外れたカムフォロワを再びカム溝に戻すための副カム溝をワイド位置に対応する範囲のみに設けた一実施例を示すカム筒の展開図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、カム溝から外れたカムフォロワが副カム溝に入りこむ様子を示す説明図である。 副カム溝を撮影域に対応する範囲に設けた他の実施例を示すカム筒の展開図である。 図１３で説明したレンズ鏡筒を用い、かつモータの駆動に対応するパルス信号に基づいてカムフォロワがカム溝から外れる異常を検出するカメラの電気的構成を示すブロック図である。 図１４で説明したカメラでカムフォロワをカム溝に戻す復帰動作の手順を示すフローチャート図である。 図１３で説明したレンズ鏡筒を用い、かつコントラスト式のＡＦ回路でカムフォロワがカム溝から外れる異常を検出するカメラの電気的構成を示すブロック図である。 図１６で説明したカメラでカムフォロワをカム溝に戻す復帰動作の手順を示すフローチャート図である。 衝撃センサや加速度センサを内蔵したカメラで異常を検出したときにカムフォロワをカム溝に戻す復帰動作の手順を示すフローチャート図である。 カム筒に補強リングを設けたレンズ鏡筒を示す断面図である。 補強リングを含む範囲を拡大した要部断面図であり、（Ａ）は正常な状態の断面図、（Ｂ）はカムフォロワがカム溝から外れた状態の断面図である。 本実施形態の補強リングを示す断面図である。 補強リングに弾性部材を取り付けた例を示す要部断面図であり、（Ａ）は光軸を挟んだ両側の断面図、（Ｂ）は光軸を挟んだ一方のみの断面図である。 図２２で説明した例で移動筒が傾いた状態を示す要部断面図である。 弾性部材に遮光リブを設けた例を示す要部断面図である。 先の尖った細幅の遮光リブを設けた弾性部材を示す断面図である。 複数の遮光リブを設けた弾性部材を示す断面図である。 抜けないように光軸後方側の厚みを厚くした弾性部材を示す断面図である。 抜けないように補強リングの先端をＬ字に折り曲げて弾性部材に係合させた例を示す要部断面図である。 移動筒が傾いてカム筒の内側角部が食い込まないように移動筒の外周に小部を設けたレンズ装置を示す断面図であり、（Ａ）は光軸方向沿って破断した断面図、（Ｂ）は光軸に対して直交する方向に沿って破断した断面図をそれぞれ示している。 図２９で説明した凹部を複数設けた移動筒を示す断面図である。

符号の説明

１０ レンズ装置
１１ 移動筒
１３ カム筒
１４ 直進筒
１５ 固定筒
１６ 回転筒
２０，２９，３０ カムフォロワ
２１ 直進溝
２２ カム開口
３１ 第１カム溝
３２ 第２カム溝
３６ 片寄せ用のバネ
３７ 遊びカム面
３８ カム面
４６，４７ 副カム溝
５０ カメラ
７０，７４，７７，９０ 補強リング
７８，８１，８６ 弾性部材
８０，８４，８７，８８ 遮光リブ

Claims (11)

1. レンズを保持する移動筒と、前記移動筒に対して回転するカム筒と、を備え、前記カム筒の内面の等分割位置に設けた複数のカム溝と、前記移動筒の外周の等分割位置に設けた複数のカムフォロワとを係合して、前記移動筒を回転止めした状態で前記カム筒を回転することで前記カム筒に対して前記移動筒を光軸方向に移動するレンズ鏡筒において、
   前記カム溝を構成する面であって前記光軸方向に直交する方向に対して傾斜角を有して互いに対向する２つのカム面のうちの、被写体側方向である光軸前方のカム面に向けて前記カムフォロワを付勢する付勢手段を備え、
   前記付勢手段の付勢により前記カムフォロワが当接するカム面よりも他方の遊びカム面の光軸に直交する面に対する傾斜角を大きくし、
   前記カムフォロワの前記カム溝と係合する部分の傾斜角は、前記カムフォロワが当接するカム面とほぼ同じ傾斜角であり、前記遊びカム面の傾斜角よりも小さいことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記カム筒の内面に内面反射を防止するための遮光溝を、前記遊びカム面から光軸後方に向けて所定距離離して設けたことを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記カム溝に繋がる一端を有しその一端から残りが前記遊びカム面から光軸後方に向けて所定距離離して設けられている副カム溝を備え、前記副カム溝は、前記カム溝から外れた前記カムフォロワを受け入れて再び前記カム溝に復帰させることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ鏡筒。
4. 回転自在に設けられ、回転により前記カム筒を回転させる回転筒と、
   前記回転筒を回転させるモータと、
   前記モータの回転方向及び回転角を検出してパルス信号を出力するロータリエンコーダと、
   所定時間内に前記ロータリエンコーダからパルス信号が出力されないとき、または、所定時間内に前記ロータリエンコーダから出力されたパルス信号を計数した値が予め決められた閾値よりも少ないときに、前記カムフォロワが前記カム溝から外れて前記副カム溝に入り込み、前記移動筒が光軸に対して傾いたことを検出する検出部と、
   前記検出部が前記移動筒の傾きを検出することに応答して前記モータを駆動し、前記カムフォロワが少なくとも前記一端を越えて前記副カム溝から前記カム溝に復帰する位置まで前記カム筒を回転させる復帰動作制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項３記載のレンズ鏡筒。
5. 回転自在に設けられ、回転により前記カム筒を回転させる回転筒と、
   前記回転筒を回転させるモータと、
   前記レンズ装置に外部から衝撃が加わったことを検出する衝撃検出手段と、
   前記衝撃検出手段が前記衝撃を検出することに応答して前記モータを駆動し、前記カムフォロワが少なくとも前記一端を越えて前記副カム溝から前記カム溝に復帰する位置まで前記カム筒を回転させる復帰動作制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項３記載のレンズ鏡筒。
6. 前記カム筒の光軸前方の先端を覆う一端と、その一端に繋がり前記カム筒の外周の一部を覆う他端とからなる断面Ｌ字状の補強リングを設け、前記一端を結像面側に向けて折り曲げたことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載のレンズ鏡筒。
7. 前記カム筒の光軸前方の先端を覆う一端と、その一端に繋がり前記カム筒の外周の一部を覆う他端とからなる断面Ｌ字状の補強リングを設け、前記一端に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし６いずれか記載のレンズ鏡筒。
8. 前記移動筒の外面に当接する遮光リブを前記弾性部材に設けたことを特徴とする請求項７記載のレンズ鏡筒。
9. 摩擦抵抗の低い固体潤滑剤を前記遮光リブにコーティングする加工を施したことを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
10. 前記移動筒の外周のうちの前記カムフォロワよりも光軸前方の位置に凹部を設け、前記移動筒に外力が加わったときに前記カム筒の光軸前方の先端の内側角部が食い込むことを防止ようにしたことを特徴とする請求項１ないし９いずれか記載のレンズ鏡筒。
11. 前記凹部は、前記レンズ鏡筒が撮影準備位置のときの前記移動筒と前記カム筒との位置関係のときに、前記カム筒の内側角部が食い込む範囲に設けられていることを特徴とする請求項１０記載のレンズ鏡筒。

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