(57)【要約】【課題】カムフォロアと２つのカム溝部との間のギャップをなくしつつ小型化を図る。【解決手段】光学部材駆動装置は、２つの第１のカム面１２１，１２２を有する第１のカム溝部１２Ａが設けられた第１のカム部材１２と、２つの第２のカム面１３１，１３２を有する第２のカム溝部１３Ａが設けられ、第１のカム部材に対して回転可能な第２のカム部材１３と、可動部材１１に取り付けられ、第１および第２のカム溝部に係合するカムフォロア１０とを有する。カムフォロアは、可動部材に取り付けられ、２つの第１のカム面および２つの第２のカム面のそれぞれの一方のカム面に接触する第１の接触部材１４と、第１の接触部材に対して２つの第１のカム面および２つの第２のカム面のそれぞれにおける他方のカム面に向かう特定方向に移動が可能第２の接触部材１５と、第２の接触部材を、第１の接触部材に対して特定方向に付勢する付勢手段１６，１４ｂ，１５ｂとを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を保持する可動部材と、
互いに対向する２つの第１のカム面を有して前記可動部材の移動方向に延びる第１のカム溝部を有する第１のカム部材と、
互いに対向する２つの第２のカム面を有して前記可動部材の移動方向に対して傾いた方向に延びる第２のカム溝部を有し、前記第１のカム部材に対して前記可動部材の移動方向に延びる軸回りで回転が可能な第２のカム部材と、
前記可動部材に取り付けられ、前記第１および第２のカム溝部に係合するカムフォロアとを有し、
前記カムフォロアは、
前記可動部材に取り付けられ、前記２つの第１のカム面および前記２つの第２のカム面のそれぞれにおける一方のカム面に接触が可能な第１の接触部材と、
前記第１の接触部材に対して前記２つの第１のカム面および前記２つの第２のカム面のそれぞれにおける他方のカム面に向かう特定方向に移動が可能であり、これら他方のカム面に接触が可能な第２の接触部材と、
前記第２の接触部材を前記第１の接触部材に対して前記特定方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする光学部材駆動装置。
【請求項２】
前記特定方向は、前記第１および第２のカム溝部が延びる方向に対して直交しない方向であることを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
【請求項３】
前記付勢手段は、
前記第２の接触部材に対して前記特定方向とは異なる方向に付勢力を発生する付勢力発生部材と、
該付勢力発生部材からの前記付勢力を前記第２の接触部材を前記第１の接触部材に対して前記特定方向に付勢する付勢力に変換する変換部とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光学部材駆動装置。
【請求項４】
前記付勢力発生部材は、弾性部材であり、
前記第１の接触部材は前記可動部材にビスを用いて取り付けられており、
前記弾性部材が前記弾性力を発生する方向が前記ビスの軸方向であることを特徴とする請求項３に記載の光学部材駆動装置。
【請求項５】
前記第１の接触部材は、前記２つの一方のカム面に接触する第１の円筒面と、前記ビスの軸方向に対して傾きを有する第１の傾斜面とを有し、
前記第２の接触部材は、前記２つの他方のカム面に接触する第２の円筒面と、前記付勢力発生部材が付勢力を発生する方向に対して傾きを有し、前記第１の傾斜面と当接して前記変換部を構成する第２の傾斜面とを有することを特徴とする請求項３または４に記載の光学部材駆動装置。
【請求項６】
前記付勢手段は、前記特定方向に付勢力を発生することを特徴とする請求項１または２に記載の光学部材駆動装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の光学部材駆動装置を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ等の光学部材をカム機構を用いて移動させる光学部材駆動装置およびこれを含む光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学部材の１つであるレンズをその光軸方向に移動させて変倍や焦点調節を行うレンズ鏡筒には、カム機構が用いられることが多い。レンズ鏡筒のカム機構は、レンズを保持する可動枠に取り付けられたカムフォロアと、光軸方向に延びる直進カム溝部（以下、直進溝部という）を有する固定筒と、光軸方向に対して傾きを有するカム溝部を有し固定筒に対して光軸回りで回転するカム筒とを有する。カムフォロアは、直進溝部とカム溝部とが交差する部分にてこれら直進溝部とカム溝部の双方に係合している。このため、カム筒が回転すると、直進溝部により光軸回りでの回転を阻止された、すなわち光軸方向にガイドされたカムフォロアがカム溝部の光軸方向へのリフトによって光軸方向に移動する。これにより、カムフォロアが取り付けられた可動枠およびこれに保持されているレンズが光軸方向に移動する。
【０００３】
このようなカム機構においては、カムフォロアが直進溝部およびカム溝部内でスムーズに移動できるように、カムフォロアと直進溝部との間およびカムフォロアとカム溝部との間のそれぞれにギャップを必要とする。ただし、このギャップがあることで、レンズ鏡筒の姿勢（重力方向に対する向き）が変化するとカムフォロアが直進溝部とカム溝部の内側で変位し（がたが発生し）、その結果、可動枠およびレンズの位置が変化して光学性能に影響する。
【０００４】
このような問題を解消するため、カムフォロアの寸法精度を上げて、がたをできるだけ小さくしたりカムフォロアを直進溝部およびカム溝部に対して圧入することでがたをなくしたりする構成が採用される場合がある。ただし、カムフォロアの寸法精度を上げると製造コストの増加を招く。また、圧入によってがたをなくしても、長期間の使用では摩耗やクリープによってがたが生じてしまう可能性がある。
【０００５】
特許文献１，２には、弾性部材による弾性力を利用して、カムフォロアを直進溝部またはカム溝部に圧接させるよう付勢するレンズ鏡筒が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭Ｓ５９−１６４５１３号公報
【特許文献２】特開平０８−２４８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２に開示されたレンズ鏡筒では、カムフォロアとカム溝部との間のがたおよびカムフォロアと直進溝部の間のがたの双方をなくするために、それぞれに対して弾性部材や付勢機構を必要とする。小型化が求められるレンズ鏡筒内に、これら弾性部材や付勢部材を直進溝部用とカム溝部用とに分けて配置することは困難である。
【０００８】
本発明は、小型の構成でありながらもカムフォロアとこれに係合する２つのカム溝部との間のがたを除去することができる光学部材駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての光学部材駆動装置は、光学部材を保持する可動部材と、互いに対向する２つの第１のカム面を有して可動部材の移動方向に延びる第１のカム溝部を有する第１のカム部材と、互いに対向する２つの第２のカム面を有して可動部材の移動方向に対して傾いた方向に延びる第２のカム溝部を有し、第１のカム部材に対して可動部材の移動方向に延びる軸回りで回転可能な第２のカム部材と、可動部材に取り付けられ、第１および第２のカム溝部に係合するカムフォロアとを有する。そして、カムフォロアは、可動部材に取り付けられ、２つの第１のカム面および２つの第２のカム面のそれぞれにおける一方のカム面に接触が可能な第１の接触部材と、第１の接触部材に対して２つの第１のカム面および２つの第２のカム面のそれぞれにおける他方のカム面に向かう特定方向に移動が可能であり、これら他方のカム面に接触が可能な第２の接触部材と、第２の接触部材を、第１の接触部材に対して特定方向に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
なお、上記光学部材駆動装置と、該光学部材駆動装置を収容する本体とを有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１および第２の接触部材が共通の１つの付勢手段により付勢されて第１のカム溝部と第２のカム溝部の双方のカム面に圧接する。これにより、小型の構成でありながらもカムフォロアと第１および第２のカム溝部との間のがたを除去して光学部材の位置を高精度に制御可能な光学部材駆動装置を実現することができる。そして、この光学部材駆動装置を用いることで、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１であるレンズ駆動カム機構を用いたレンズ鏡筒の分解斜視図。
【図２】実施例１のレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図。
【図３】実施例１のレンズ鏡筒を光軸に対して直交する方向から見た図。
【図４】実施例１のレンズ鏡筒をカムフォロアの中心軸に沿って切断したときの断面図。
【図５】実施例１におけるカムフォロアを光軸に対して直交する方向から見た概念図。
【図６】実施例１のレンズ鏡筒を直進溝部およびカム溝部に直交する面で切断したときの断面図。
【図７】上記カムフォロアの付勢方向の条件を説明する図。
【図８】本発明の実施例２であるレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図。
【図９】実施例２のレンズ鏡筒をカムフォロアの中心軸に沿って切断したときの断面図およびカムフォロアの側面図。
【図１０】本発明の実施例３であるレンズ鏡筒の部品構成を示す分解斜視図。
【図１１】実施例３におけるカムフォロアを示す側面図。
【図１２】実施例１〜３のレンズ鏡筒を備えた本発明の実施例４であるカメラの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１には、本発明の実施例１である光学部材駆動装置としてのレンズ鏡筒の構成を示している。Ｌは光学部材としてのレンズであり、１１は該レンズＬを保持する可動部材としての可動枠である。なお、本実施例では光学部材がレンズである場合について説明するが、本実施例および後述する他の実施例にて説明する構成は、絞り、フィルタ、回折格子、光学防振ユニット、撮像素子等、レンズ以外の光学部材を移動させる場合にも用いることができる。
【００１５】
１２は第１のカム部材としての案内筒（固定筒）であり、その周壁における周方向３箇所にはレンズ鏡筒およびレンズＬの光軸方向に延びる第１のカム溝部としての直進カム溝部（以下、直進溝部という）１２Ａが設けられている。案内筒１２は、後述するカメラのシャーシに固定されたり、該シャーシに固定された他の固定筒に対して光軸方向に移動されたりする。
【００１６】
１３は第２のカム部材としてのカム筒であり、その周壁における３領域には、光軸方向（可動枠１１の移動方向）に対して傾きを有する第２のカム溝部としての駆動カム溝部（以下、単にカム溝部という）が設けられている。カム筒１３は、案内筒１２の外周に配置され、案内筒１２に対して光軸回り（可動枠１１の移動方向に延びる軸回り）で回転が可能である。
【００１７】
１０はカムフォロアであり、可動枠１１の外周面上の周方向３箇所に配置され、可動枠１１に対してビスによって取り付けられる。カムフォロア１０は、直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ａとが交差する部分にて、これら直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ａと双方に係合する。
【００１８】
このため、カム筒１３が案内筒１２に対して回転すると、直進溝部１２Ａによって光軸回りでの回転を阻止された、すなわち光軸方向にガイドされたカムフォロア１０がカム溝部１３Ａの光軸方向へのリフトによって光軸方向に移動する。これにより、カムフォロア１０が取り付けられた可動枠１１およびこれに保持されているレンズＬが光軸方向に移動する。レンズＬの光軸方向への移動により、変倍や焦点調節を行うことができる。３つのカムフォロア１０が周方向３箇所において直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ａに係合することで、レンズ鏡筒の光軸に対するレンズＬの大きな傾きを生じさせることなくレンズＬを光軸方向に移動させることができる。
【００１９】
本実施例では、カムフォロア１０と直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間の係合がた（ギャップ）によるレンズＬおよび可動枠１１のわずかな変位や傾きが発生することを防止するために、カムフォロア１０を以下のように構成している。
【００２０】
図２には、可動枠１１、案内筒１２およびカム筒１３の一部を平面に展開して示すとともに、カムフォロア１０を分解して示している。また、図３には、これらを光軸に対して直交する方向（カムフォロア１０の中心軸が延びる方向）において見た構成を示している。
【００２１】
案内筒１２の直進溝部１２Ａには、互いに対向する２つの第１のカム面としての２つの直進面１２１，１２２が形成されている。これら２つの直進面１２１，１２２は、互いに平行に光軸方向に延びている。カム筒１３のカム溝部１３Ａには、互いに対向する２つの第２のカム面としての２つのカム面１３１，１３２が形成されている。これら２つのカム面１３１，１３２は、光軸方向に対して傾いた方向に向かって互いに平行に延びており、その傾きの角度は該カム面が延びる方向での各位置にて同じであってもよいし変化してもよい。
【００２２】
カムフォロア１０は、第１の接触部材としての固定フォロア１４と、第２の接触部材としての可動フォロア１５と、付勢力発生部材（弾性部材）としての付勢ばね１６と、段付きビス１７とにより構成されている。段付きビス１７の中心軸はカムフォロア１０の中心軸に一致し、以下の説明において、カムフォロア１０の中心軸をフォロア中心軸といい、該フォロア中心軸が延びる方向をフォロア中心軸方向という。
【００２３】
固定フォロア１４は、フォロア中心軸回りに配置される円筒面（第１の円筒面）１４ａと、該円筒面１４ａにおける可動フォロア１５側の端部にフォロア中心軸に対して傾きを有するように形成された傾斜面（第１の傾斜面）１４ｂとを有する。また、可動フォロア１５は、フォロア中心軸回りに配置される円筒面（第２の円筒面）１５ａと、該円筒面１５ａにおける固定フォロア１４側の端部にフォロア中心軸に対して傾きを有するように形成された傾斜面（第２の傾斜面）１５ｂとを有する。固定フォロア１４の傾斜面１４ｂと可動フォロア１５の傾斜面１５ｂのフォロア中心軸に対する傾き角度は同じであり、これら傾斜面１４ａ，１５ｂは互いに当接して変換部を構成する。
【００２４】
固定フォロア１４および可動フォロア１５は、金属を粉末冶金や切削加工して製造することができる。これにより、摩耗、衝撃および経年変化に対して強い固定フォロア１４および可動フォロア１５を使用することができ、長期間の使用において光学性能の劣化が少ないレンズ鏡筒を実現することができる。
【００２５】
固定フォロア１４の概ね円形の底面部に形成された穴には、段付きビス１７の小径部が挿入される。段付きビス１７の雄ネジ部が可動枠１１の雌ネジ部に締め込まれると、固定フォロア１４の底面部は、段付きビス１７の小径部よりも頭部側に設けられた大径部との段差面によって可動枠１１に押し付けられる。これにより、固定フォロア１４が可動枠１１に取り付けられる。ただし、固定フォロア１４の底面部の一部は直線形状部を有する。この直線形状部を利用することで、固定フォロア１４をフォロア中心軸回りにて光軸方向に対して特定の角度をなす向きで固定することができる。以下の説明において、この光軸方向に対して特定の角度をなす方向を特定方向としての拡張方向（突っ張り方向）という。
【００２６】
付勢ばね１６は、可動フォロア１５の天井部と段付きビス１７の頭部との間に弾性変形した状態（チャージ状態）で挟み込まれる。付勢ばね１６が発生する弾性力により、可動フォロア１５をフォロア中心軸方向における固定フォロア１４側に付勢することができる。本実施例では、付勢ばね１６として２つの皿ばねを直列に重ねて使うことにより、高さ方向の寸法の増加を抑えつつ、大きな弾性力（付勢力）を発生させる。
【００２７】
次に、このように構成されたカムフォロア１０のガタ（ギャップ）除去の仕組みについて、図４および図５を用いて説明する。図４（Ａ）には、カムフォロア１０、可動枠１１、案内筒１２およびカム筒１３のフォロア中心軸を含み拡張方向に平行な断面（図３におけるＡ−Ａ断面）を示している。図４（Ｂ）は、同断面において固定フォロア１４と可動フォロア１５（可動枠１１、案内筒１２およびカム筒１３）のみを示している。
【００２８】
上述したように、可動フォロア１５は、付勢ばね１６から図４（Ａ）中の下向き（フォロア中心軸方向における固定フォロア１４側）への付勢力を受ける。可動フォロア１５は、その傾斜面１５ｂが固定フォロア１４の傾斜面１４ｂに対して移動（スライド）することができる。このため、可動フォロア１５は、その内径部が段付きビス１７と接触しない範囲で、フォロア中心軸に対して直交する方向のうち拡張方向に固定フォロア１４に対して移動可能である。そして、可動フォロア１５は、固定フォロア１４の傾斜面１４ｂから受ける反力のうち拡張方向への分力により、該拡張方向、すなわち第２の直進面１２２および第２のカム面１３２（第１および第２のカム溝部のそれぞれの他方のカム面）に向かう方向に付勢される。
【００２９】
なお、固定フォロア１４および可動フォロア１５の傾斜面１４ｂ，１５ｂの間および可動フォロア１５の天井部とここに接触する付勢ばね１６との間には、大きな摩擦が発生しないように十分な潤滑をしておくことが望ましい。
【００３０】
また、付勢ばね１６のチャージ量は、可動フォロア１５が図４（Ａ）における下方向に移動するほど小さくなる。可動フォロア１５は、固定フォロア１４の傾斜面１４ｂに沿ってスライドするため、可動フォロア１５の中心軸が拡張方向において固定フォロア１４の中心軸（フォロア中心軸）から最も離れた状態が安定状態となる。
【００３１】
図５には、固定フォロア１４、該固定フォロア１４から付勢ばね１６による付勢力の反力（拡張方向の分力であり、以下、付勢分力という）を受ける可動フォロア１５、２つの直進面１２１，１２２および２つのカム面１３１，１３２の関係を模式的に示している。図５は、これらをフォロア中心軸方向から見て示しており、上記付勢分力を付勢ばね１６として表している。
【００３２】
固定フォロア１４と可動フォロア１５は、２つ直進面１２１，１２２と２つのカム面１３１，１３２によって囲まれた平行四辺形の空間内に配置される。可動フォロア１５は、付勢ばね１６からの付勢分力によって、その中心軸が固定フォロア１４の中心軸に対して離れる拡張方向に付勢される。そして、付勢された可動フォロア１５の円筒面１５ａは、直進面１２２とカム面１３２に押し付けられて接触する（圧接する）。可動フォロア１５の円筒面１５ａが直進面１２２とカム面１３２に圧接することで、その反力（以下、付勢反力という）によって固定フォロア２４および可動枠１１が可動フォロア１５の付勢方向とは反対方向に押される。この結果、固定フォロア１４の円筒面１４ａは、直進面１２１とカム面１３１に圧接する。このようにして、カムフォロア１０を、２つ直進面１２１，１２２と２つのカム面１３１，１３２に対してギャップを生じさせることなく接触させることができ、カムフォロア１０と直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間のがたをなくすることができる。
【００３３】
付勢ばね１６が発生する弾性力を重力や慣性力に対して十分大きく設定することで、レンズ鏡筒の重力方向に対する姿勢によらず、カム筒１３の回転中と静止状態の双方において、カムフォロア１０と直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間のがたを除去できる。すなわち、カム筒１３の回転位置と可動枠１１の光軸方向での位置との変動要因である上記がたを排除することができるので、レンズＬを高精度に位置決め（位置制御）することができる。
【００３４】
図６には、実際のカムフォロア１０と直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間のがたが除去されている状態を示す。図６（Ａ）は、直進溝部１２Ａが延びる方向（光軸方向）に対して直交する断面（図３中のＢ−Ｂ断面）を示している。図６（Ｂ）は、カム溝部１３Ａが延びる方向に対して直交する断面（図３中のＣ−Ｃ断面）を示している。
【００３５】
図６（Ａ）において、固定フォロア１４の円筒面１４ａが直進溝部１２Ａの一方の直進面１２１にギャップなく接触し、可動フォロア１５の円筒面１５ａが直進溝部１２Ａの他方の直進面１２２にギャップなく接触している。また、図６（Ｂ）において、固定フォロア１４の円筒面１４ａがカム溝部１３Ａの一方のカム面１３１にギャップなく接触し、可動フォロア１５の円筒面１５ａがカム溝部１３Ａの他方のカム面１３２にギャップなく接触している。
【００３６】
レンズ鏡筒に外部から衝撃力等の外力が作用したとき又は可動枠１１に強く加速されて過度の慣性力が働いたときには、可動フォロア１５が固定フォロア１４に対して拡張方向とは反対方向に押し込まれて付勢ばね１６が圧縮される。この結果、固定フォロア１４および可動フォロア１５の直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間にがたが発生し、可動枠１１が変位する。しかし、それらの外力や慣性力がなくなれば、付勢ばね１６による付勢力によって可動フォロア１５が固定フォロア１４に対して拡張方向に移動し、再びがたが除去され、可動枠１１も元の位置に戻る。
【００３７】
付勢ばね１６が発生する付勢力は、通常のレンズ鏡筒の使用において可動枠１１に働く最大の慣性力を下回らないことが望ましい。付勢力が小さすぎると、カム筒１３の回転中と静止状態とで可動枠１１の位置が変わるおそれがある。一方、付勢力が大きすぎると、固定および可動フォロア１４，１５の接触面（傾斜面１４ｂ，１５ｂ）で大きな摩擦が発生し、カム筒１３の回転に必要な駆動力が大きくなる。このため、付勢ばね１６の付勢力は、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。
【００３８】
次に、望ましい拡張方向について、図７を用いて説明する。図６に示したようにがたを除去した状態を実現するためには、拡張方向に作用する上記付勢分力が直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａが延びる方向に対して直交しない必要がある。これは以下の理由による。付勢分力が直進溝部１２Ａが延びる方向およびカム溝部１３Ａが延びる方向のうち一方に対して直交する方向に作用すると、直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ａのうち一方に対するカムフォロア１０のがたが除去された状態で安定してしまう。このため、直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ａのうち他方に対するカムフォロア１０のがたを除去する方向の付勢力がほとんど得られない。
【００３９】
このため、本実施例では、拡張方向を、図５に示した平行四辺形の対角線方向に設定している。これにより、上記付勢分力のうち可動フォロア１５を直進溝部１２Ａの直進面１２２に押し付ける分力とカム溝部１３Ａのカム面１３２に押し付ける分力とが等しくなる。同様に、上記付勢反力のうち固定フォロア１４を直進溝部１２Ａの直進面１２１に押し付ける分力とカム溝部１３Ａのカム面１３２に押し付ける分力も等しくなる。なお、図５に示した平行四辺形には２本の対角線があるが、そのどちらが延びる方向を拡張方向としてもよい。
【００４０】
また、カム溝部１３Ａの光軸方向に対する傾きがカム溝部１３Ａが延びる方向において変化する場合、カム溝部１３Ａと直進溝１２Ａに対する交角がカム筒１３の回転とともに変化する。また、レンズＬをその可動範囲の一部では光軸方向に単純に直進させ、他の一部では螺旋運動させるような場合には、直進溝部１２Ａが延びる方向も光軸方向に対して傾きを有するようになる。
【００４１】
このように、直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａのうち少なくとも一方の光軸方向に対する傾きが変化する場合は、その変化の幅のすべてにおいて、拡張方向が直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａが延びる方向に対して直交しないことが必要である。理由は前述した通りである。
【００４２】
図７には、このときの拡張方向の選択可能な範囲を示している。光軸方向に対して±９０°の領域のうち直進溝部１２Ａが延びる方向がφｍｉｎからφｍａｘまで変化しているとする。また、カム溝部１３Ａが延びる方向がθｍｉｎからθｍａｘまで変化しているとする。この場合、拡張方向は、これらの角度の方向に対して直交する方向を除いた方向に設定する必要がある。図７において、Ａは直進溝部１２Ａが延びる方向に対して直交する方向の範囲であり、Ｂはカム溝部１３Ａが延びる方向に対して直交する方向の範囲である。この場合は、拡張方向を、−９０＋φｍａｘ以上９０＋θｍｉｎ以下または９０＋θｍａｘ以上９０＋φｍｉｎ以下に設定すればよい。これにより、直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ａのうち一方に対するカムフォロア１０のがたを除去する付勢力は得られるが、他方に対するがたを除去するための付勢力ほとんど得られない状況を回避することができる。
【００４３】
拡張方向に対して直進溝部１２Ａやカム溝部１３Ａが延びる方向が変化していくと、付勢分力や付勢反力のうち直進面１２１，１２２およびカム面１３１，１３２に向かって作用する分力も変化する。このため、その変化を見込んで、各分力が適正となるように付勢ばね１６が発生する付勢力の大きさと拡張方向を決定する必要がある。
【００４４】
なお、本実施例では、固定フォロア１４の底面部の一部に直線形状部を設けることで固定フォロア１４および可動フォロア１５の向きを拡張方向に固定している。しかし、固定フォロア１４および可動フォロア１５の向きを固定することができれば、どのような方法を用いてもよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施例によれば、単一の付勢機構（付勢ばね１６と固定および可動フォロア１４，１５の傾斜面１４ｂ，１５ｂ）によってカムフォロア１０の直進溝部１２Ａとカム溝部１３Ｂとの双方に対するがたをなくすることができる。このため、小型の構成でありながらも、カム筒１３の回転による可動枠１１（レンズＬ）の高精度な位置制御を行えるレンズ鏡筒を実現することができる。これにより、レンズ鏡筒を搭載した撮像装置全体の小型化と高い光学性能の確保とを実現することができる。
【００４６】
また、本実施例では、付勢ばね１６の弾性変形によってがたを除去する構成を採用している。このため、仮にレンズ鏡筒に作用した衝撃により固定および可動フォロア１４，１５の円筒面１４ａ，１５ａに打痕ができたり熱クリープや摩耗等で円筒面１４ａ，１５ａが変形したりした場合でも、付勢ばね１６のチャージ量の変化によってこれらを吸収できる。したがって、それらの場合でも、がたが除去された状態を維持することができ、耐衝撃性や耐久性に優れたレンズ鏡筒を実現することができる。
【実施例２】
【００４７】
次に、本発明の実施例２について、図８および図９を用いて説明する。なお、本実施例において実施例１と同じまたは類似する構成要素については、実施例１と同符号を付して詳しい説明は省略する。また、実施例１にて用いた呼称は、本実施例でも共通して用いる。
【００４８】
図８には、可動枠１１、案内筒１２およびカム筒１３の一部を平面に展開して示すとともに、カムフォロア２０を分解して示している。本実施例におけるカムフォロア２０は、第１の接触部材としての固定フォロア２４と、第２の接触部材としての可動フォロア２５と、付勢力発生部材（弾性部材）としての付勢ばね２６と、段付きビス２７とにより構成されている。
【００４９】
図９（Ａ）には、カムフォロア２０、可動枠１１、案内筒１２およびカム筒１３のフォロア中心軸を含み拡張方向に平行な断面を示している。図９（Ｂ）は、カムフォロア２０を構成する固定フォロア２４と可動フォロア２５（および可動枠１１）のみを側面から見て示している。
【００５０】
固定フォロア２４は、フォロア中心軸回りに配置される半円筒面（第１の円筒面）２４ａと、該半円筒面２４ａの周方向の端部にフォロア中心軸に対して傾きを有するように形成された傾斜面（第１の傾斜面）２４ｂとを有する。また、可動フォロア２５は、フォロア中心軸回りに配置される半円筒面（第２の円筒面）２５ａと、該半円筒面２５ａにおける周方向端部にフォロア中心軸に対して傾きを有するように形成された傾斜面（第２の傾斜面）２５ｂとを有する。また、可動フォロア２５には、傾斜面２５ｂよりも径方向内側に形成された半円筒部２５ｃを有する。可動フォロア１５は、その半円筒部２５ｃが固定フォロア２４の内側に収容されるように固定フォロア２４と組み合わされる。固定フォロア２４の傾斜面２４ｂと可動フォロア２５の傾斜面２５ｂのフォロア中心軸に対する傾き角度は同じであり、これら傾斜面２４ａ，２５ｂは互いに当接して変換部を構成する。
【００５１】
付勢ばね２６は、コイルばねにより構成され、可動フォロア２５の内側の円筒空間内にその軸方向（チャージ方向）がフォロア軸方向に一致する向きで配置される。
【００５２】
固定フォロア２４の概ね円形の底面部に形成された穴には、段付きビス２７の小径部が挿入される。段付きビス２７の雄ネジ部が可動枠１１の雌ネジ部に締め込まれると、固定フォロア２４の底面部は段付きビス２７の小径部よりも頭部側に設けられた大径部との段差面によって可動枠１１に押し付けられる。これにより、固定フォロア２４が可動枠１１に取り付けられる。ただし、固定フォロア２４の底面部の一部は直線形状部を有する。この直線形状部を利用することで、固定フォロア２４をフォロア中心軸回りにて光軸方向に対して特定の角度をなす方向、すなわち拡張方向にて固定することができる。
【００５３】
付勢ばね２６は、可動フォロア２５の底面部（ここに形成された穴には段付きビス２７の大径部が挿入される）と段付きビス２７の頭部との間に弾性変形した状態（チャージ状態）で挟み込まれる。付勢ばね２６が発生する弾性力により、可動フォロア２５をフォロア中心軸方向における固定フォロア２４の底面部側（図９（Ａ）中の下側）に付勢することができる。可動フォロア２５は、その傾斜面２５ｂが固定フォロア２４の傾斜面２４ｂに対して移動（スライド）することができる。このため、可動フォロア２５は、その内径部が段付きビス２７と接触しない範囲で、フォロア中心軸に対して直交する方向のうち拡張方向に固定フォロア２４に対して移動可能である。そして、可動フォロア２５は、固定フォロア２４の傾斜面２４ｂから受ける反力のうち拡張方向への分力である付勢分力により、該拡張方向、すなわち直進溝部１２Ａのカム面１２２とカム溝部１３Ａのカム面１３２に向かう方向に付勢される。
【００５４】
付勢された可動フォロア２５の半円筒面２５ａは、直進面１２２とカム面１３２に押し付けられて接触する（圧接する）。可動フォロア２５の半円筒面２５ａが直進面１２２とカム面１３２に圧接することで、その付勢反力によって固定フォロア２４および可動枠１１が可動フォロア２５の付勢方向とは反対方向に押される。この結果、固定フォロア２４の半円筒面２４ａは、直進溝部１２Ａの直進面１２１とカム溝部１３Ａのカム面１３１に圧接する。このようにして、カムフォロア２０を、２つ直進面１２１，１２２と２つのカム面１３１，１３２に対してギャップを生じさせることなく接触させることができ、カムフォロア２０と直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間のがたをなくすることができる。
【００５５】
また、付勢ばね２６のチャージ量は、可動フォロア２５が図９（Ａ）における下方向に移動するほど小さくなる。可動フォロア２５は、固定フォロア２４の傾斜面２４ｂに沿ってスライドするため、可動フォロア２５の中心軸が拡張方向において固定フォロア２４の中心軸（フォロア中心軸）から最も離れた状態が安定状態となる。
【００５６】
実施例１のカムフォロア１０では、固定フォロア１４、可動フォロア１５、付勢ばね１６および段付きビス１７の頭部が光軸に直交する方向に配置されるため、固定フォロア１４および可動フォロア１５を小径化することができる。しかし、カムフォロア１０の高さ方向の寸法は大きくなる。これに対し、本実施例では、段付きビス２７を、可動フォロア２５の内側に配置したため、可動フォロア２５および固定フォロア２４の径が増加するものの、カムフォロア２０としての高さ方向の寸法を小さくすることができる。
【００５７】
実施例１，２では、付勢ばねがフォロア中心軸方向に発生した付勢力を、固定および可動カムフォロアに形成した傾斜面（変換部）によりフォロア中心軸に直交する方向に作用する付勢力に変換することで、カムフォロアと直進溝部およびカム溝部とがたを除去する。このような構成によれば、付勢ばねをフォロア中心軸方向、すなわち光軸に対して直交する方向に配置することができ、光軸方向でのカムフォロアの寸法を小さくすることができる。また、付勢ばねをチャージする方向は、段付きビスによりばねを固定する方向と一致しているため、ビス締めによってばねをチャージさせることができ、組み立て作業性を向上させることができる。
【００５８】
さらに、実施例１，２の構成では、付勢ばねとして、皿ばね、波座金、コイルばね等、汎用ばねを利用することができる。このため、ばねの寿命や特性を予測しやすく、付勢ばねのコストを低減させる等のメリットがある。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明の実施例３について、図１０および図１１を用いて説明する。なお、本実施例において実施例１と同じまたは類似する構成要素については、実施例１と同符号を付して詳しい説明は省略する。また、実施例１にて用いた呼称は、本実施例でも共通して用いる。
【００６０】
図１０には、可動枠１１、案内筒１２およびカム筒１３の一部を平面に展開して示すとともに、カムフォロア３０を分解して示している。本実施例におけるカムフォロア３０は、第１の接触部材としての固定フォロア３４と、第２の接触部材としての可動フォロア３５と、付勢力発生部材（弾性部材）としての付勢ばね３６と、段付きビス３７とにより構成されている。図１１には、組み立て状態でのカムフォロア３０を側面から見て示している。
【００６１】
固定フォロア３４は、フォロア中心軸回りに配置される半円筒面（第１の円筒面）３４ａと、該半円筒面３４ａの周方向の端部にフォロア中心軸方向に延びるばね押さえ面３４ｂと、半円筒面３４ａにおける可動枠１１側の端部に設けられた底面部３４ｃとを有する。可動フォロア３５は、フォロア中心軸回りに配置される半円筒面（第２の円筒面）３５ａと、半円筒面３５ａにおける周方向端部にフォロア中心軸方向に延びるばね押さえ面３５ｂとを有する。さらに、可動フォロア３５は、半円筒面３５ａにおける段付きビス３７の頭部側の端部に設けられた天井面部３５ｃを有する。
【００６２】
固定フォロア３４の概ね円形の底面部に形成された穴には、段付きビス３７の小径部が挿入される。段付きビス３７の雄ネジ部が可動枠１１の雌ネジ部に締め込まれると、固定フォロア３４の底面部は段付きビス３７の小径部よりも頭部側に設けられた大径部との段差面によって可動枠１１に押し付けられる。これにより、固定フォロア３４が可動枠１１に取り付けられる。ただし、固定フォロア３４の底面部の一部は直線形状部を有し、この直線形状部を利用することで、固定フォロア３４をフォロア中心軸回りにて光軸方向に対して特定の角度をなす拡張方向にて固定することができる。
【００６３】
可動フォロア３５は、この固定フォロア３４に対して、ばね押さえ面３５ｃが固定フォロア３４のばね押さえ面３４ｃに対向するように配置される。そして、以下に説明する付勢ばね３６が組み込まれた状態で段付きビス２７の頭部により天井面部３５ｃが押さえられて固定フォロア３４からの抜けが阻止される。可動フォロア３５は、その内径部が段付きビス３７と接触しない範囲で、フォロア中心軸に対して直交する方向のうち拡張方向に固定フォロア３４に対して移動可能である。
【００６４】
付勢ばね３６は、板ばねであり、固定フォロア３４のばね押さえ面３４ｃおよび可動フォロア３５のばね押さえ面３５ｃとの間に、固定フォロア３４と可動フォロア３５の半円筒面３４ａ，３５ａの径方向にチャージされた状態で挟み込まれている。付勢ばね３６の中央には段付きビス２７が挿入される穴が形成されている。この付勢ばね３６が発生した弾性力（付勢力）により、可動フォロア３５は、その中心軸が固定フォロア３４の中心軸に対して離れる方向、すなわち直進溝部１２Ａのカム面１２２とカム溝部１３Ａのカム面１３２に向かう拡張方向に付勢される。
【００６５】
付勢された可動フォロア３５の半円筒面３５ａは、直進面１２２とカム面１３２に押し付けられて接触する（圧接する）。また、実施例１，２と同様の付勢反力によって、固定フォロア３４の半円筒面３４ａは、直進溝部１２Ａの直進面１２１とカム溝部１３Ａのカム面１３１に圧接する。このようにして、カムフォロア３０を、２つ直進面１２１，１２２と２つのカム面１３１，１３２に対してギャップを生じさせることなく接触させることができ、カムフォロア３０と直進溝部１２Ａおよびカム溝部１３Ａとの間のがたをなくすることができる。
【００６６】
上述した実施例１，２では、付勢ばねが付勢力を発生する方向はフォロア中心軸方向（光軸に対して直交する方向）であるが、本実施例のように、付勢ばねが付勢力を発生する方向はフォロア中心軸に直交する方向（拡張方向）であってもよい。このような構成によれば、付勢ばねが発生した付勢力が直接がた除去の方向に作用するため、実施例１，２のような傾斜面を用いた付勢力の方向変換は不要である。このため、傾斜面での摩擦力の発生がなく、付勢ばねが発生する付勢力を効率良く利用することができ、付勢ばねの小型化を図ることができる。
【００６７】
また、本実施例では、付勢ばね３６の弾性力をがた除去用の付勢力として用いたが、付勢力を発生させる方法はこれに限らない。例えば、固定フォロア３４の面３４ｂと可動フォロア３５の面３５ｂをＳ極とＮ極のうち同極に着磁することで、磁力による反発を付勢力として利用することができる。また、固定フォロア３４と可動フォロア３５と正と負のうち同符号の電荷を帯電させることで、静電力による反発を付勢力として利用してもよい。
【００６８】
さらに、本実施例では、段付きビス３７は固定フォロア３４と可動フォロア３５との連結に用いられているだけであるので、段付きビス３７を固定フォロア３４と一体の部品として製作してもよい。この場合、その部品を弾性変形させたりバヨネット方式を用いたりして固定フォロアを直進溝部やカム溝部に組み込めばよい。
【実施例４】
【００６９】
図１２には、上記実施例１〜３にて説明したレンズ鏡筒のいずれかを備えた光学機器としてのデジタルスチルカメラを示している。図１２において、１２０はカメラ本体、１２１は実施例１〜３にて説明したレンズ鏡筒のいずれかを用いて構成された撮影レンズ部である。１２２はカメラ本体２０に内蔵され、撮影レンズ部２１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。
【００７０】
１２３は撮像素子１２２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリ、１２４は液晶ディスプレイパネル等によって構成され、固体撮像素子１２２上に形成された被写体像を観察するためのファインダである。
【００７１】
このように各実施例のレンズ鏡筒を光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現することができる。なお、記実施例１〜３にて説明したレンズ鏡筒は、光学機器としての交換レンズにも使用することができる。
【００７２】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
がたが除去されたカム機構により高精度に光学部材の位置を制御可能なレンズ鏡筒や光学機器を提供できる。
【符号の説明】
【００７４】
１１  レンズ枠（可動部材）
１２  案内筒（第１のカム部材）
１３  カム筒（第２のカム部材）
１４，２４，３４固定フォロア（第１の接触部材）
１５，２５，３５可動フォロア（第２の接触部材）
１６，２６，３６付勢ばね（付勢手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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