JP2008191328A - 移動機構、光学機器、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃が加わった場合でもカム機構に影響の少ない移動機構、光学機器、及び、撮像装置を提供する。
【解決手段】溝部（４２）を有する第１の部材（４０）と、前記溝部に係合する係合部（７０）を有する第２の部材（３０）とを、相対的に移動可能に備えた移動機構において、前記係合部は、前記溝部に進入するとともに前記溝部の側面に当接する当接部（７１）と、該当接部と前記第２の部材との間に配置されて前記溝部に進入する中間部（７２）とを備え、前記溝部の複数の側面間の幅に対する前記中間部の寸法は、前記当接部の寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする移動機構（６０）である。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動機構、光学機器、及び、撮像装置に関するものである。

カメラ等に備えられたレンズ鏡筒は、カム溝とカムフォロワとを備えるカム機構によってレンズを光軸方向に進退動作させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
実開平５−５２８０７号公報

この種のカム機構は、例えば、レンズ鏡筒に光軸方向の衝撃等が加わった場合に、カム溝の側面を介してカムフォロワに対し衝撃が加わり、カム機構にガタが生じたり破損したりするという問題があった。
本発明の目的は、衝撃が加わった場合でもカム機構に影響の少ない移動機構、光学機器、及び、撮像装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、溝部（４２）を有する第１の部材（４０）と、前記溝部に係合する係合部（７０）を有する第２の部材（３０）とを、相対的に移動可能に備えた移動機構において、前記係合部は、前記溝部に進入するとともに前記溝部の側面に当接する当接部（７１）と、該当接部と前記第２の部材との間に配置されて前記溝部に進入する中間部（７２）とを備え、前記溝部の複数の側面間の幅に対する前記中間部の寸法は、前記当接部の寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする移動機構（６０）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の移動機構において、前記中間部（７２）は、前記当接部（７１）よりも剛性が高いことを特徴とする移動機構（６０）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２項に記載の移動機構において、前記当接部（７１）は、弾性体であり、前記当接部の寸法と、前記中間部（７２）の寸法との差は、前記当接部の弾性域での最大変形量よりも小さいことを特徴とする移動機構（６０）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の移動機構において、前記当接部（７１）は、環状の部材であり、前記係合部（７０）は、前記当接部に対して前記中間部（７２）とは反対側に設けられて前記当接部の前記第２の部材（３０）から離間する方向への移動を制限する制限部（７３ｃ）を含み、前記溝部（４２）の複数の側面間の幅に対する前記制限部の寸法は、前記中間部の寸法よりも小さく、前記当接部の内径寸法よりも大きいことを特徴とする移動機構（６０）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の移動機構において、前記中間部（２７２）は、前記第２の部材（３０）に一体的に設けられ、前記制限部（２７３）は、前記中間部に設けられることを特徴とする移動機構（２６０）である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の移動機構において、前記溝部（４２）及び前記当接部（７１）は、その一方が他方を押圧する押圧力によって前記第１の部材（４０）と前記第２の部材（３０）とを相対移動させるカム機構であることを特徴とする移動機構（６０）である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の移動機構（６０）と、前記第１の部材（４０）及び前記第２の部材（３０）の前記相対移動に応じて移動可能な光学要素（Ｌ）とを備える光学機器（１０）である。
請求項８の発明は、請求項７に記載の光学機器（１０）を備えたことを特徴とする撮像装置（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、衝撃が加わった場合でもカム機構に対する影響を低減させることができる。

［第１実施形態］
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。なお、以下の各実施形態は、移動機構を備えた光学機器としてレンズ鏡筒を例にとって説明する。
図１は、第１実施形態のレンズ鏡筒を含むカメラシステムを示す斜視図である。
図２は、図１に示すレンズ鏡筒の光軸方向被写体側の端部における光軸を含む断面図である。
図３は、図２に示すレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す要部拡大図である。
図４は、図３に示すカム機構を示す拡大断面図である。

カメラシステム１は、カメラ本体２に対してレンズ鏡筒１０が着脱可能に装着される撮像装置である。カメラ本体２は、例えば、ＣＣＤ等のイメージセンサを備えるデジタルカメラでもよいし、銀塩フィルムに対して被写体光を露光するフィルムカメラであってもよい。
レンズ鏡筒１０は、複数のレンズ群（図２に示すレンズ群Ｌ以外は、図示を省略する）を備える光学機器であり、全体的な形状が筒状とされている。レンズ鏡筒１０は、光軸方向撮影者側の端部がカメラ本体２の正面部（撮影時に被写体に対向する面部）に機械的に接続されている。
レンズ鏡筒１０は、図２に示すように、固定筒２０、回転筒３０、直進筒４０、レンズ保持筒５０、及び、カム機構６０を備えている。

固定筒２０は、レンズ鏡筒１０がカメラ本体２に装着された状態において、カメラ本体２に対する光軸方向の移動が制限された筒体である。
回転筒３０は、固定筒２０の内径側に収容された筒体である。回転筒３０は、撮影者の行うズーム操作に連動して固定筒２０に対して光軸回りに回転するようになっている。
回転筒３０は、その外周面に形成された突起３１が、固定筒２０の内周面に形成された溝２１に嵌合している。固定筒２０の溝２１は、固定筒２０の周方向に延在しており、回転筒３０は、固定筒２０に対して回転動作のみが可能とされ、光軸方向の進退動作が制限されている。

直進筒４０は、固定筒２０の外径側に配置された筒体であり、直進溝４１及びカム溝４２を備えている（図３参照）。
直進溝４１は、固定筒２０に設けられたピン２２と協働して直進筒４０の固定筒２０に対する光軸方向への直進移動を案内するものである。
固定筒２０に設けられた直進案内用のピン２２は、例えば、合成樹脂材料によってリング状に形成されたカラー２２ａと、このカラー２２ａを固定筒２０に取り付けるネジ２２ｂとを備えている。このうち、カラー２２ａの外周面は、直進溝４１の対向する側面にそれぞれ当接している。

カム溝４２は、回転筒３０に設けられたカムフォロワ７０と協働して直進筒４０を固定筒２０に対して光軸方向へ進退動作させるものである。レンズ鏡筒１０は、これによって、レンズ群Ｌが光軸方向に移動し、焦点距離が変化するようになっている。回転筒３０に設けられたカムフォロワ７０の構成については、後に詳しく説明するものとする。
これらのカム溝４２及びカムフォロワ７０は、光軸回りに略均等な間隔で、例えば、３箇所に設けられている。図３は、カム溝４２及びカムフォロワ７０をそれぞれひとつずつ示し、残りの２つは、省略している。

レンズ保持筒５０は、レンズ群Ｌを保持する筒体であり、直進筒４０の外径側に配置されている。このレンズ保持筒５０は、その内周面にヘリコイドネジ５１が形成され、このヘリコイドネジ５１は、直進筒４０の外周面に設けられたヘリコイドネジ４３に噛み合っている。レンズ保持筒５０は、例えば、撮影者による手動操作に応じて、又は、図示しないアクチュエータによって光軸回りに回転し、上記ヘリコイドに案内されて光軸方向に進退動作をするようになっている。

レンズ保持筒５０は、光軸方向被写体側の端部であって、その内径側に、例えば、フィルタが装着可能な雌ネジが形成されたフィルタ装着部５２を備えている。
また、レンズ保持筒５０は、フィルタ装着部５２よりも光軸方向撮影者側の領域から内径側につば状に突き出して設けられたつば部５３と、このつば部５３に先端部に設けられた環状の部分であってその内径側にレンズ群Ｌを収容するレンズ室５４とを備えている。このレンズ群Ｌは、フォーカスレンズとして機能するものであり、レンズ鏡筒１０は、レンズ保持筒５０が光軸方向に進退動作をすることによって、合焦が行われるようになっている。

カム機構６０は、前述のように直進筒４０を固定筒２０に対して光軸方向へ進退動作させる移動機構であり、直進筒４０に設けられたカム溝４２と、回転筒３０に設けられたカムフォロワ７０とを備えている。
カム溝４２は、図３に示すように、直進筒４０の周方向に対して傾斜する方向に延在する溝部である。カム溝４２は、回転筒３０が固定筒２０に対して一定の方向に回転された場合に、直進筒４０を光軸方向被写体側に駆動する前進領域と、この前進領域とは反対方向に傾斜して設けられ、直進筒４０を光軸方向撮影者側に駆動する後退領域とが連続して形成されている。
カムフォロワ７０は、図２に示すように、回転筒３０の外周面から突き出して設けられ、その先端部が上記カム溝４２に係合している。

カムフォロワ７０は、図４に示すように、カラー７１、ワッシャ７２、及び、固定ネジ７３を備えている。
カラー７１は、例えば、合成樹脂材料によって形成されたリング状の部材であり、弾性変形が可能な弾性体である。このカラー７１を形成する合成樹脂材料の種類は、特に限定されないが、例えば、アセタール樹脂系の材料によって形成することが、カム溝４２に対する摺動性、及び、耐摩耗性等の観点から好ましい。
ワッシャ７２は、カラー７１と回転筒３０との間に配置されている。ワッシャ７２は、金属材料によって形成されたリング状の部材である。このワッシャ７２を形成する金属材料の種類も、特に限定されない。ただし、ワッシャ７２は、その剛性がカラー７１よりも高く設定されている。

固定ネジ７３は、カラー７１及びワッシャ７２を回転筒３０に固定するものであり、図４に示すように、貫通部７３ａ、ネジ部７３ｂ、及び、抜止部７３ｃを備え、これらは、例えば、金属材料によって一体に形成されている。
貫通部７３ａは、カラー７１及びワッシャ７２の内径側を貫通する円柱状の部分であり、カラー７１及びワッシャ７２は、それぞれこの貫通部７３ａに対して回転可能に装着されている。
ネジ部７３ｂは、回転筒３０に形成されたネジ孔３２に対してネジ結合する部分である。
抜止部７３ｃは、貫通部７３ａに対してネジ部７３ｂの反対側に設けられた円盤状の部分であり、カラー７１のワッシャ７２に対向する面部とは反対側の面部に当接している。カラー７１及びワッシャ７２は、この抜止部７３ｃによって回転筒３０から離脱することが防止されている。

次に、上記カラー７１、ワッシャ７２、及び、抜止部７３ｃのそれぞれの外径寸法について説明する。
図４に示すように、カラー７１、ワッシャ７２、及び、抜止部７３ｃは、それぞれカム溝４２に進入しており、その外径寸法は、カラー７１が一番大きく、カラー７１の外周面は、カム溝４２の側面部に当接している。
また、ワッシャ７２の外径寸法は、カラー７１の外径寸法よりも小さく、その外周面は、カム溝４２の側面部に対して離間している。
抜止部７３ｃの外径寸法は、ワッシャ７２の外径寸法よりもさらに小さくなっているが、カラー７１の内径寸法よりは、大きく設定されている。

ここで、前述のように、カラー７１は、弾性変形が可能となっている。また、金属製の固定ネジ７３を実質的な剛体であると仮定すると、カラー７１は、弾性域における径方向の最大変形量が決まる。そして、カラー７１の外径寸法とワッシャ７２の外径寸法との差（図４において記号Ｄを付して説明する）は、カラー７１の弾性域での最大変形量よりも小さく設定されている。ただし、カラー７１の外径寸法とワッシャ７２の外径寸法との差は、任意に設定でき、特にカラー７１の最大変形量に近似させる必要はなく、ワッシャ７２の外周面とカム溝４２の側面との間には、微少な隙間が形成されていればよい。

以上説明したレンズ鏡筒１０は、撮影者によるズーム操作に応じて回転筒３０が固定筒２０に対して光軸回りに回転する。回転筒３０が回転すると、回転筒３０に固定されたカムフォロワ７０が、直進筒４０に形成されたカム溝４２の側面を押圧する。直進筒４０は、直進溝４１を備えており、この直進溝４１には、固定筒２０に設けられたピン２２が挿入されているので、直進筒４０は、カム溝４２の側面がカムフォロワ７０に押圧されることよって、光軸方向へ直進移動する。

ここで、レンズ鏡筒１０は、カメラ本体２の正面部に装着され、カメラ本体から突き出して設けられている。
このため、レンズ鏡筒１０は、その光軸方向被写体側の端部（フィルタ装着部５２が設けられている部分）が、例えば、壁等に衝突する可能性が他の部分よりも高い。

前述のようにカム溝４２は、直進筒４０の周方向に対して傾斜して延在しているので、上記のようにレンズ鏡筒１０が壁等に衝突すると、レンズ鏡筒１０は、光軸方向に衝撃が加わり、この衝撃がカム溝４２を介してカムフォロワ７０に伝達される。
ここで、カムフォロワ７０は、カム溝４２から伝達されるこの衝撃に応じて、カラー７１が弾性変形する。そして、カラー７１及びワッシャ７２の外径寸法差Ｄは、カラー７１の弾性域での最大変形量よりも小さい微少な距離であるので、カラー７１弾性変形すると、カム溝４２の側面がカラー７１の外周面及びワッシャ７２の外周面に当接する。

以上説明した第１実施形態は、レンズ鏡筒１０に光軸方向の衝撃（図２において矢印Ａを付して説明する）が加えられたときに、カム溝４２の側面に対して、カラー７１と、このカラー７１よりも剛性の高いワッシャ７２とが当接するので、固定ネジ７３に対して作用する回転モーメントやせん断力が低減する。
図４を用いて具体的に説明すると、固定ネジ７３は、上記衝撃が加わると、カラー７１及びワッシャ７２を介してカム溝４２の側面に押圧される。固定ネジ７３は、この押圧力によって、貫通部７３ａとネジ部７３ｂとの境界近傍を中心（図４においてこの符号Ｃを付して説明する）とする回転モーメントが作用する。この回転モーメントは、固定ネジ７３のネジ部７３ｂと回転筒３０のネジ孔３２との間に隙間を発生させ、カムフォロワ７０の回転筒３０に対する位置が不安定になり、レンズ鏡筒１０の操作感を低下させる可能性がある。

ここで、仮にワッシャ７２を備えないカムフォロワ７０を想定すると（以下、比較形態のカムフォロワと称する。この比較形態のカムフォロワは、図示を省略する）、このカムフォロワは、カム溝からの押圧力がカラーにのみ作用する。
これに対し、本実施形態のカムフォロワ７０は、カラー７１よりも剛性の高いワッシャ７２がカム溝４２の側面に当接するので、カムフォロワ７０に作用する押圧力は、実質的にカラー７１に代わってワッシャ７２が受けることになり、上記回転モーメントはワッシャ７２に作用する押圧力にのみ起因して発生する。

このワッシャ７２は、カラー７１よりも回転モーメントの中心Ｃに近い位置に配置されているので、比較形態のカムフォロワに比べ、仮にカム溝４２からの押圧力が同じであっても、固定ネジ７３に作用する回転モーメントを低減できる。
このように、本実施形態のレンズ鏡筒１０は、カムフォロワ７０の衝撃力に対する耐久性が向上するので、カムフォロワ７０の回転筒３０に対する位置が安定し、快適に操作することができる。また、本実施形態のレンズ鏡筒１０は、衝撃に対する耐久性（耐衝撃性）が向上するだけではなく、例えば、荷重が継続して作用するような場合の耐久性も向上する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態であるレンズ鏡筒について説明する。この第２実施形態及びその他の実施形態において、上述した第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に統一した符号を付して、重複する説明や図面を適宜省略する。
また、以下説明する第２実施形態及びその他の実施形態のレンズ鏡筒の構成は、カムフォロワの構成を除き、第１実施形態のレンズ鏡筒と略同じであるので、カムフォロワの構成について説明する。

図５は、第２実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す断面図である。
第２実施形態のカムフォロワ１７０は、第１実施形態のカムフォロワ７０に対してカラー１７１の形状が異なっている。
カラー１７１は、第１実施形態のカラー７１に比べてその厚さ方向寸法が大きく（厚く）なっている。また、カラー１７１は、ワッシャ７２に対向する面部とは反対側の面部側の内径寸法が、固定ネジ７３の貫通部７３ａが貫通する部分よりも大きく（広く）なっている。
そして、カラー１７１は、この内径寸法が広くされた部分に固定ネジ７３の抜止部７３ｃを収容しており、この部分と抜止部７３ｃとの間には、隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓが形成された部分におけるカラー１７１と抜止部７３ｃとの距離は、カラー１７１とワッシャ７２との外径寸法差Ｄ（図４参照）よりも大きくなっている。

第２実施形態のカムフォロワ１７０も、第１実施形態と同様に、レンズ鏡筒１１０に作用する衝撃に応じてカラー１７１が変形する。このとき、カラー１７１と固定ネジ７３との間に上述の隙間Ｓが設けられているので、この衝撃力が固定ネジ７３の抜止部７３ｃに作用することが防止されている。
第２実施形態のカムフォロワ１７０は、第１実施形態の効果に加え、カラー１７１の厚さ方向寸法を大きくしたので、カラー１７１とカム溝４２との当接面積を大きくすることができ、カム機構１６０の動作が安定する。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態であるレンズ鏡筒に備えられたカムフォロワについて説明する。
図６は、第３実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す断面図である。
第３実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカムフォロワ２７０は、カラー２７１、接続部２７２、及び、抜止ネジ２７３を備えている。
カラー２７１は、合成樹脂材料によって形成されたリング状の部材であり、第１実施形態のカラー７１と同様に機能する。

接続部２７２は、カラー２７１と回転筒３０との間に配置され、第１実施形態のワッシャと同様に機能する高剛性部２７２ａと、回転筒３０のネジ孔３２にネジ結合する雄ネジ部２７２ｂと、カラー２７１の内径側に挿入され、抜止ネジ２７３がネジ結合する雌ネジ部２７２ｃとを備えている。高剛性部２７２ａ、雄ネジ部２７２ｂ、及び、雌ネジ部２７２ｃは、金属材料によって一体に形成されている。また、雄ネジ部２７２ｂは、第１実施形態の固定ネジ７３のネジ部７３ｂよりも径方向寸法が大きくなっている。
この第３実施形態のカムフォロワ２７０は、雄ネジ部２７２ｂの径方向寸法（ネジ径）をカラー２７１の内径寸法よりも大きく設定できるので、カム機構２６０は、第１実施形態のカム機構６０よりもさらに耐久性が向上する。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態であるレンズ鏡筒に備えられたカムフォロワについて説明する。
図７は、第４実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す断面図である。
第４実施形態のカムフォロワ３７０は、第１実施形態のカムフォロワ７０に対して、固定ネジ３７３の抜止部３７３ｃの外径寸法が、ワッシャ３７２の外径寸法よりも大きくなっている。
ただし、この固定ネジ３７３の抜止部３７３ｃは、カム溝４２に進入しておらず、レンズ鏡筒３１０に衝撃が加わった場合であってもカム溝４２の側面から押圧されない。そして、この第４実施形態のカムフォロワ３７０のうち、カラー３７１及びワッシャ３７２は、上述した第１実施形態のカラー７１及びワッシャ７２と同様に機能する。
すなわち、カムフォロワ３７０は、カム溝４２に係合する部分において、カラー３７１の外径が一番大きく、次いでワッシャ３７２の外径が大きければよく、抜止部３７３ｃがカム溝４２に係合しない場合には、抜止部３７３ｃの外径寸法は、特に限定されず、例えば、カラー３７１より大きくてもよい。

［変形形態］
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）本発明の移動機構、光学機器、及び、撮像装置の構成は、実施形態に記載したものに限らず、適宜変更が可能である。例えば、実施形態の移動機構は、直進筒４０を光軸方向に進退動作させるカム機構であったが、例えば、実施形態の直進溝に進入するピンに本発明を適用してもよい。また、筒体の周方向に延在する溝に挿入され、この筒体の周回りの回転移動を案内するピンに本発明を適用してもよい。
（２）実施形態のレンズ鏡筒は、カメラ本体に装着される交換レンズ鏡筒であったが、レンズ鏡筒は、これに限らず、例えば、カメラ本体に一体に設けられたものであってもよい。
（３）溝部に係合する係合部の材料は、実施形態においては、カラーが合成樹脂材料、ワッシャが金属によって形成されたが、これらの材料は特に限定されず、例えば、ワッシャを合成樹脂材料によって成形してもよい。

第１実施形態のレンズ鏡筒を含むカメラシステムを示す斜視図である。 図１に示すレンズ鏡筒の光軸方向被写体側の端部における光軸を含む断面図である。 図２に示すレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す要部拡大図である。 図３に示すカム機構を示す拡大断面図である。 第２実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す断面図である。 第３実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す断面図である。 第４実施形態のレンズ鏡筒に備えられたカム機構を示す断面図である。

符号の説明

３０：回転筒 ： ４０ 直進筒 ： ４２ カム溝 ： ６０ カム機構 ： ７０ カムフォロワ ： ７１ カラー ： ７２ ワッシャ

Claims (8)

1. 溝部を有する第１の部材と、前記溝部に係合する係合部を有する第２の部材とを、相対的に移動可能に備えた移動機構において、
   前記係合部は、前記溝部に進入するとともに前記溝部の側面に当接する当接部と、該当接部と前記第２の部材との間に配置されて前記溝部に進入する中間部とを備え、
   前記溝部の複数の側面間の幅に対する前記中間部の寸法は、前記当接部の寸法よりも小さく設定されていること
   を特徴とする移動機構。
2. 請求項１に記載の移動機構において、
   前記中間部は、前記当接部よりも剛性が高いこと
   を特徴とする移動機構。
3. 請求項１又は請求項２項に記載の移動機構において、
   前記当接部は、弾性体であり、
   前記当接部の寸法と、前記中間部の寸法との差は、前記当接部の弾性域での最大変形量よりも小さいこと
   を特徴とする移動機構。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の移動機構において、
   前記当接部は、環状の部材であり、
   前記係合部は、前記当接部に対して前記中間部とは反対側に設けられて前記当接部の前記第２の部材から離間する方向への移動を制限する制限部を含み、
   前記溝部の複数の側面間の幅に対する前記制限部の寸法は、前記中間部の寸法よりも小さく、前記当接部の内径寸法よりも大きいこと
   を特徴とする移動機構。
5. 請求項４に記載の移動機構において、
   前記中間部は、前記第２の部材に一体的に設けられ、
   前記制限部は、前記中間部に設けられること
   を特徴とする移動機構。
6. 請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の移動機構において、
   前記溝部及び前記当接部は、その一方が他方を押圧する押圧力によって前記第１の部材と前記第２の部材とを相対移動させるカム機構であること
   を特徴とする移動機構。
7. 請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の移動機構と、
   前記第１の部材及び前記第２の部材の前記相対移動に応じて移動可能な光学要素と
   を備える光学機器。
8. 請求項７に記載の光学機器を備えたこと
   を特徴とする撮像装置。

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