JP5826647B2 - レンズ鏡筒のカム環駆動部材の脱落防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関し、特にカム環によって駆動される従動部材の該カム環からの脱落を防止する構造に関する。

レンズ鏡筒では、光軸方向への可動の従動部材（例えば可動レンズ群）からフォロアを突出させ、このフォロアをカム環のカム溝に嵌めて該カム環を回転駆動することで、従動部材を光軸方向に移動させることが広く行われている。レンズ鏡筒の小型化、薄型化の要求から、カム環の軸方向長は極限迄短縮されており、このため、カム環のカム溝は、同一の基礎カム軌跡のカム溝を前後に位置をずらせて周方向に複数組設け、かつその前方カム溝は基礎カム軌跡の後方一部からなり、後方カム溝は基礎カム軌跡の前方一部からなるように形成し、従動部材には、これらの前方カム溝と後方カム溝に対応させて前方フォロアと後方フォロアを設けること（ダブルカム方式）が行われている。このようにダブルカム方式を採用してカム環の光軸方向長を短縮すると、可動部材のカム環に対する移動端においてフォロアがカム溝から脱落する（可動部材がカム環から外れる）可能性が増す。

実公平７-２７４５１号公報 特開２００６-３３７５６３号公報 特開２００９-２２２８７３号公報

可動部材フォロアのカム環カム溝からの脱落防止は、カム環と従動部材との嵌合長を確保することで行うことができる。しかし、上述のように、ダブルカム方式を採用したカム環の軸方向長は極限迄短縮されており、カム環と従動部材だけで脱落防止を図るのは極めて困難になっている。カム環の短縮と従動部材の脱落防止は二律背反的要求であった。

本発明は従って、ダブルカム方式のカム環によって直進移動される直進従動部材のフォロアがカム環のカム溝から脱落するのを防止する、新規なアイデアの脱落防止構造を得ることを目的とする。

本発明は、カム環には、直進従動部材を直進案内する直進案内環を相対回転は自在に光軸方向には一緒に移動するように結合することが一般的に行われている事実に着目し、この直進案内環と直進従動部材との間に、脱落防止構造を設ければ、脱落防止構造の構成の自由度が高まるとの着眼に基づいてなされたものである。

すなわち、本発明は、周面にカム溝を有するカム環と、カム環と相対回転は自在に光軸方向には一緒に移動するように結合された直進案内環と、カム溝に嵌まるフォロアを有し、上記直進案内環により光軸方向に直進案内されつつ上記カム環の回転に従い光軸方向に移動する直進従動部材と、を有するレンズ鏡筒において、
上記カム溝は、同一の基礎カム軌跡のカム溝を前後に位置をずらせて周方向に複数組設け、かつその前方カム溝は上記基礎カム軌跡の後方一部からなり、後方カム溝は基礎カム軌跡の前方一部からなるように形成されていること、
上記直進従動部材には、上記前方カム溝と後方カム溝に対応させて前方フォロアと後方フォロアが備えられていること、
上記直進従動部材と直進案内環との間には、該直進従動部材がカム環に対する光軸方向の移動端に達し、さらに同方向に移動するとき、互いに係合して、該直進従動部材とカム環の脱落を防止する脱落防止構造が設けられていること、及び
上記脱落防止構造は、上記直進従動部材の外周面に形成した行き止まり直線溝と、上記直進案内環に形成した、この行き止まり直線溝に嵌まる抜止突起からなり、この行き止まり直線溝のストッパ壁と抜止突起は、直進従動部材のフォロアがカム環のカム溝から脱落する直前に互いに係合すること、を特徴としている。

具体的な態様では、直進従動部材の外面には、行き止まり直線溝と平行な光軸平行案内溝を形成し、直進案内環には、この光軸平行案内溝と係合する光軸平行腕を形成することができる。

本発明によれば、カム環に対する相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する直進案内環を利用して、ダブルカム方式のカム環のカム溝から直進従動部材のフォロアが脱落するのを防止することができる。

本発明を適用したズームレンズ鏡筒の収納（沈胴）状態の縦断面図である。 同ズームレンズ鏡筒のワイド端撮影状態を上半に、テレ端撮影状態を下半に描いた縦断面図である。 同ズームレンズ鏡筒の分解斜視図である。 同ズームレンズ鏡筒の別の部分の分解斜視図である。 本発明による脱落防止構造の要部を示す分解斜視図である。 図５とは異なる状態の分解斜視図である。 本発明による脱落防止構造を構成するカム環、直進従動部材及び直進案内環の３要素の分解状態の展開図である。

最初に図１ないし図４により、本発明を適用したズームレンズ鏡筒１０の主たる構成要素を説明する。図１は収納状態の縦断面図、図２は撮影状態におけるワイド端（上半）とテレ端（下半）を示す縦断面図、図３、図４は分解斜視図である。図２に示すように、撮影時におけるズームレンズ鏡筒１０の撮影光学系は、物体側から順に第１レンズ群Ｌ１、シャッタＳ（絞）、第２レンズ群Ｌ２（退避光学要素）、第３レンズ群Ｌ３、赤外線カットフィルタ等のフィルタ１１及びＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子１２からなっている。この撮影光学系の光軸をＺ１で示す。ズーミングは、第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２を撮影光軸Ｚ１方向に所定の軌跡で進退させることによって行い、フォーカシングは同方向への第３レンズ群Ｌ３の移動で行う。なお、以下の説明中で「光軸方向」は、撮影光軸Ｚ１と平行な方向を含み、「直進案内」は光軸方向の直進案内を意味する。また「前」、「後」は、被写体側、撮像面側をそれぞれ意味する。

ズームレンズ鏡筒１０は図示しないカメラボディ内に搭載されており、該カメラボディに対して固定される固定環１３と、この固定環１３の後部に固定される撮像素子ホルダ（固定部材）１４を備えている。上述のフィルタ１１と固体撮像素子１２は、この撮像素子ホルダ１４に固定されている。

固定環１３内には、第３レンズ群Ｌ３を保持するＡＦレンズ枠（３群枠）１７が光軸方向に直進移動可能に支持されている。ＡＦレンズ枠１７は、ＡＦモータ（図示せず）の駆動力によって、被写体距離情報に応じた光軸方向位置に移動される。ＡＦモータによる焦点調節機構は周知である。

固定環１３には、撮影光軸Ｚ１と軸線を平行にしたズームギヤ（ピニオン）２２が回転可能に支持されている。ズームギヤ２２は、固定環１３の内周面側に露出するように位置されており、ズームモータ及びギヤ列によって正逆に回転される。

固定環１３の内周面には、カム溝１３ａと、光軸と平行な直進案内溝１３ｂが形成されている。この固定環１３のカム溝１３ａにはヘリコイド環（第１進退筒）２５のフォロア突起２５ａが嵌まっており、直進案内溝１３ｂには、直進カム環２６の径方向突起２６ａが係合している。直進カム環２６はヘリコイド環２５の内周に位置していて、ヘリコイド環２５と相対回転は自在に光軸方向には一緒に移動するように結合されている。すなわち、直進カム環２６の外周面に形成した案内突起２６ｂは、ヘリコイド環２５の内周面に形成した周方向案内溝２５ｂに係合している。

ヘリコイド環２５の後端部外周には、上述のズームギヤ２２と噛み合うギヤ２５ｃが形成されていて、このヘリコイド環２５の内周面には、光軸と平行な回転伝達溝２５ｄが形成されている。直進カム環２６の内周に嵌めたカム環２７には径方向に突出するフォロア２７ａが設けられており、このフォロア２７ａは、直進カム環２６のカム溝２６ｃを貫通した後、ヘリコイド環２５の回転伝達溝２５ｄに嵌まっている。つまり、ズームギヤ２２を介してヘリコイド環２５が回転すると、フォロア２７ａを介してカム環２７に回転が伝達される。カム環２７の光軸方向の位置は、直進カム環２６の光軸方向の位置及びカム溝２６ｃの形状によって定まる。

カム環２７にはその外周面に、第１レンズ群Ｌ１とバリア２９を支持した第３進退筒３０の移動軌跡を定める外面カム溝２７ｃが形成され、内周面に、第２レンズ群Ｌ２を支持した２群支持筒３３の移動軌跡を定める内面カム溝２７ｄが形成されている。

他方、カム環２７の外周には、該カム環２７と相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する第２進退筒３２が同軸に位置している。この第２進退筒３２は、その外面に突出させた径方向突起３２ａを直進カム環２６の内周面に形成した直進案内溝２６ｄに嵌めて直進案内されており、第３進退筒３０は、その外面に突出させた径方向突起３０ａを第２進退筒３２内面の直進案内溝３２ｂに嵌めて直進案内されている。

また、カム環２７の内側に同軸に位置している２群支持筒３３の外面には、カム環２７の内面カム溝２７ｄに嵌まるフォロア３３ａが突出形成されている。カム環２７にはまた、相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動するように直進案内環３４が結合されている。すなわち、図２に示すように、カム環２７の後端部内周に環状溝２７ｍが設けられ、直進案内環３４には、この環状溝２７ｍに相対回転自在に嵌まる突起３４ｎが設けられている。同様に、直進案内環３４の後端部外周に環状溝３４ｍが設けられ、カム環２７には、この環状溝３４ｍに相対回転自在に嵌まる突起２７ｎが設けられている。また、この直進案内環３４は、その径方向突起３４ａを直進カム環２６の直進案内溝２６ｄに嵌めて直進案内されており、この直進案内環３４の光軸平行腕３４ｂが２群支持筒３３の光軸平行案内溝３３ｂに嵌まって、２群支持筒３３を光軸方向に直進案内している。従って、カム環２７が回転すると、第３進退筒３０（第１レンズ群Ｌ１）、カム環２７（第２進退筒３２）及び２群支持筒３３（第２レンズ群Ｌ２）が光軸方向に進退する。

２群支持筒３３には、図４に分解状態で示すように、その前方に前述のシャッタＳが固定されており、後方（後面）には、カメラに加わる手ブレを相殺する方向に光軸直交面内で駆動される防振ベース４０が支持されている。第２レンズ群Ｌ２を支持した２群枠４２は、この防振ベース４０上の光軸と平行な軸４１を中心に揺動可能に支持されている。４３は２群支持筒３３との間に防振ベース４０を支持する防振カバーである。２群枠４２は、図２の撮影状態ではその第２レンズ群Ｌ２を光軸上に保持し、図１の収納状態では光軸から脱した収納位置に移動される。これらの防振機構及びレンズ群挿脱機構の詳細は公知であり、本発明の要旨と関係がないので、具体的な構成の説明を省略する。

本実施形態は、以上のズームレンズ鏡筒におけるカム環２７、２群支持筒（直進従動部材）３３及び直進案内環３４との間に本発明を適用したものである。上述のように、カム環２７の内面には内面カム溝２７ｄが形成され、２群支持筒３３の外面には、この内面カム溝２７ｄに嵌まるフォロア３３ａが径方向に突出形成されている。また、直進案内環３４は、カム環２７と相対回転は自在で光軸方向には一緒に移動する部材である。

内面カム溝２７ｄは、図７に展開形状を示すように、始端ａと終端ｂをもつ同一の基礎カム軌跡のカム溝を周方向に３組ずつ前後に位置をずらせて６本想定したものである。いま、前方に位置する３本の内面カム溝２７ｄを内面前方カム溝２７ｄｆ、後方に位置する３本の内面カム溝２７ｄを内面後方カム溝２７ｄｒとすると、カム環２７の軸方向長を短縮するため、内面前方カム溝２７ｄｆは、基礎カム軌跡の後方一部からなり、内面後方カム溝２７ｄｒは、基礎カム軌跡の前方一部からなっている。

内面カム溝２７ｄに嵌まる２群支持筒３３のフォロア３３ａは、各内面前方カム溝２７ｄｆ、内面後方カム溝２７ｄｒ用に備えられており、同様に、前方のそれを前方フォロア３３ａｆ、後方のそれを後方フォロア３３ａｒとする。カム環２７は、自身が光軸方向のいずれの位置にあっても、内面前方カム溝２７ｄｆと前方フォロア３３ａｆの係合と、内面後方カム溝２７ｄｒと後方フォロア３３ａｒの係合の少なくとも一方が確保されるだけの最低限の軸方向長を有し、直進案内環３４によって直進案内されている２群支持筒３３が基礎カム軌跡形状に従って光軸方向に前後移動される。

以上のカム溝構造では、内面前方カム溝２７ｄｆの図７のｘ地点（カム溝がカム環２７の端面に最も接近する地点）に前方フォロア３３ａｆが到達したとき（図２上半断面参照）、前方フォロア３３ａｆが内面前方カム溝２７ｄｆから最も脱落しやすい（２群支持筒３３がカム環２７の後方に抜けやすい）ことが分かる。例えば、内面前方カム溝２７ｄｆの図７のｘ地点に前方フォロア３３ａｆが到達している状態においてレンズ鏡筒（カメラ）に衝撃が加わると、同前方フォロア３３ａｆが前方カム溝２７ｄｆから外れ、さらにカム環２７と２群支持筒３３とが傾き、両者の嵌合長が短いことからカム環２７から２群支持筒３３が抜けてしまう。本実施形態は、カム環２７と２群支持筒３３の軸方向嵌合長を長くすることなく、直進案内環３４と２群支持筒３３を用いてその脱落を防止している。

すなわち、２群支持筒３３には、その外周面に、後方が開放され前端部がストッパ壁５０ｓで閉塞された光軸と平行な行き止まり直線溝５０が周方向に間隔をおいて複数本（図示例では３本）形成されている。一方、直進案内環３４の環状部３４ｃの内径は、２群支持筒３３の外径に対応させて設定されており、この環状部３４ｃから内方に向けて、直線溝５０に嵌まる複数の抜止突起（ストッパ突起）５１が形成されている。この抜止突起５１は、カム環２７の内面前方カム溝２７ｄｆのｘ地点に、２群支持筒３３の前方フォロア３３ａｆが到達し、さらにカム環２７に対して２群支持筒３３が後方に移動しようとするとき（つまり、前方フォロア３３ａｆが前方カム溝２７ｄｆから脱落する直前に）、直線溝５０のストッパ壁５０ｓに当接（衝突）する。この当接によって、カム環２７の内面前方カム溝２７ｄｆから２群支持筒３３の前方フォロア３３ａｆが脱落する（２群支持筒３３がカム環２７の後方に抜ける）のを防止することができる。

この脱落防止効果は、抜止突起５１と前方フォロア３３ａｆが周方向に均等に分散している程高い。別言すると、抜止突起５１と前方フォロア３３ａｆは周方向に離間させる（抜止突起５１と前方フォロア３３ａｆの周方向位置を接近させない）ことが好ましい。これらが周方向に離間していることにより、カム環２７の直進案内環３４（２群支持筒３３）との周方向の係合位置の数が実質的に増加し、両者の相対的な傾きの発生をより確実に抑制することができる。

なお、図６は、カム環２７と直進案内環３４とを分離して描き、２群支持筒３３の直線溝５０のストッパ壁５０ｓに対し、直進案内環３４の抜止突起５１が当接した状態を描いているが、繰り返し述べたように、カム環２７と直進案内環３４は、相対回転は自在で光軸方向には一緒に動くように結合されている。

以上の実施形態は、第２レンズ群Ｌ２（２群枠４２）を撮影位置と退避位置とに移動可能に支持した２群支持筒３３を直進従動部材としたが、本発明は光軸方向に移動可能でカム環のカム溝によって光軸方向位置を制御される直進従動部材一般に適用することができる。直進従動部材は、レンズ群だけでなく、シャッタ、絞り等であってもよい。また以上の実施形態は、２群支持筒３３（直進従動部材）がカム環２７の後方に抜けるのを防止する構造に本発明を適用したが、前方に抜けるのを防止する構造にも適用できる。さらに以上の実施形態は、内面カム溝２７ｄを有するカム環２７と外方に突出するフォロアを有する２群支持環３３との間に本発明を適用したものであるが、カム環が外面カム溝を有し２群支持環３３が内方フォロアを有する場合にも適用できる。

Ｚ１ 撮影光軸
１０ ズームレンズ鏡筒
２７ カム環
２７ｄ 内面カム溝
２７ｄｆ 内面前方カム溝
２７ｄｒ 内面後方カム溝
３３ ２群支持筒（直進従動部材）
３３ａ フォロア
３３ａｆ 前方フォロア
３３ａｒ 後方フォロア
３３ｂ 光軸平行案内溝
３４ 直進案内環
３４ｂ 光軸平行腕
３４ｃ 環状部
５０ 直線溝（行き止まり直線溝）
５０ｓ ストッパ壁
５１ 抜止突起（ストッパ突起）

Claims (2)

1. 周面にカム溝を有するカム環と、
   上記カム環と相対回転は自在に光軸方向には一緒に移動するように結合された直進案内環と、
   上記カム溝に嵌まるフォロアを有し、上記直進案内環により光軸方向に直進案内されつつ上記カム環の回転に従い光軸方向に移動する直進従動部材と、
   を有するレンズ鏡筒において、
   上記カム溝は、同一の基礎カム軌跡のカム溝を前後に位置をずらせて周方向に複数組設け、かつその前方カム溝は上記基礎カム軌跡の後方一部からなり、後方カム溝は基礎カム軌跡の前方一部からなるように形成されていること、
   上記直進従動部材には、上記前方カム溝と後方カム溝に対応させて前方フォロアと後方フォロアが備えられていること、
   上記直進従動部材と直進案内環との間には、該直進従動部材がカム環に対する光軸方向の移動端に達し、さらに同方向に移動するとき、互いに係合して、該直進従動部材とカム環の脱落を防止する脱落防止構造が設けられていること、及び
   上記脱落防止構造は、上記直進従動部材の外周面に形成した行き止まり直線溝と、上記直進案内環に形成した、この行き止まり直線溝に嵌まる抜止突起からなり、この行き止まり直線溝のストッパ壁と抜止突起は、直進従動部材のフォロアがカム環のカム溝から脱落する直前に互いに係合すること、
   を特徴とするレンズ鏡筒のカム環駆動部材の脱落防止構造。
2. 請求項１記載のレンズ鏡筒のカム環駆動部材の脱落防止構造において、上記直進従動部材の外面には、行き止まり直線溝と平行な光軸平行案内溝が形成され、上記直進案内環には、この光軸平行案内溝と係合する光軸平行腕が形成されているレンズ鏡筒のカム環駆動部材の脱落防止構造。

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