JP2005017331A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Toshiaki Takei
敏明 武井
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Abstract

【課題】レンズ保持部材を光軸方向に駆動する駆動機構として、ウォームギヤ及びウォームホイールを含むレンズ駆動装置において、外部からの衝撃力によりウォームギヤが破損するのを防止する。
【解決手段】レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ保持部材41、レンズ保持部材41を移動させるための駆動力を伝達する少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールを含む駆動機構を備えた構成において、最もレンズ保持部材41寄りに配置されたウォームギヤ73を、スラスト方向に移動自在に支持し、両側をバネ78,79により付勢した。これにより、ウォームホイール74の回転力は、ウォームギヤ73をスラスト方向に移動させてバネ78又はバネ79を変形させるため、衝撃力が吸収される。
【選択図】 図4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ、銀塩フィルム式カメラ等に搭載される変倍撮影が可能なレンズ駆動装置に関し、特に、少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールを含む駆動機構を備えたレンズ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
広角及び望遠での撮影が行なえるカメラ用のレンズ駆動装置においては、第1レンズ群、第2レンズ群等の複数のレンズ群、これらレンズ群を光軸方向に移動させるためのカム筒、駆動源としてのDCモータ、DCモータの駆動力をカム筒に伝達するための歯車機構等を備えたものが知られている。
このレンズ駆動装置において、レンズ群は、レンズを保持し光軸方向に往復動自在に支持されたレンズ筒(レンズ保持部材)を有し、歯車機構は、小型化を図り又減速比を大きくするため、少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールを備えている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−84200号公報
【特許文献2】
特開2002−40314号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のレンズ駆動装置がカメラに搭載されて使用される場合、レンズ筒(レンズ)が繰り出された状態、特に、カム筒のカム溝が光軸方向に対して傾斜した領域にレンズ筒のフォロワーピンが位置する状態で、外部からレンズ筒を押し込むような衝撃力(荷重)が加わると、通常の駆動力伝達順路とは逆に、先ずレンズ筒が押されて、カム筒及び歯車機構が繰り込み方向に回転させられるように、衝撃力による回転力が伝達されようとする。
【0005】
しかしながら、ウォームギヤにおいては、被動側のウォームホイールから駆動側のウォームへの回転力の伝達は機構上不可能である。したがって、外部からの衝撃力は、歯車機構で吸収されず、ウォームギヤの破損あるいはカム溝に連結されたフォロワーピンの抜け落ち等を招く虞がある。
これに対処するべく、ウォームギヤの強度を高め、あるいは、カム筒を厚肉にしてカム溝を深くすると、歯車機構の大型化又は材質変更による高コスト化を招き、あるいは、カム筒の径方向における大型化を招く。
尚、ウォームギヤ及びウォームホイールを用いた駆動装置であれば、カム筒を用いたものに限らず、ウォームホイールにより回転させられるピニオン及びラック等によりレンズ保持部材を移動させるものにおいても、同様の問題を生じる。
【0006】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、装置の小型化、構造の簡略化等を図りつつ、外部から衝撃力等を受けても破損等を招くことなく、確実に機能し得るレンズ駆動装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ保持部材と、レンズ保持部材を移動させるための駆動力を伝達する少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールを含む駆動機構と、を備えたレンズ駆動装置であって、上記少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールのうちレンズ保持部材寄りに配置されたウォームギヤは、付勢力を及ぼす弾性部材により、スラスト方向に移動自在に支持されている、ことを特徴としている。
【0008】
この構成によれば、レンズ保持部材が、落下等により外部から所定以上の荷重、例えば、繰り出し状態にあるレンズ保持部材が押し込まれるような衝撃力、あるいは、繰り込み状態にあるレンズ保持部材がその慣性力によ突出するような衝撃力を受けると、レンズ保持部材の押込み動作あるいは突出動作に連動して駆動機構に逆経路で駆動力が伝わる。すなわち、レンズ保持部材の移動力がウォームホイールを回転させ、ウォームホイールがウォームギヤを回転させようとする。
このとき、このウォームホイールからウォームギヤへは、回転力が伝達されない(回転できない)ため、ウォームホイールの回転力(衝撃力)は、ウォームギヤをスラスト方向に移動させて、弾性部材を変形させる。この弾性部材の変形により、衝撃力が吸収され、ウォームギヤの破損等が防止され、所望の機能が確保される。
【0009】
上記構成において、駆動機構は、レンズ保持部材にカム作用を及ぼすカム筒と、カム筒の外周に形成された歯車部と、を含む、構成を採用できる。
この構成によれば、レンズ保持部材が、上述のような衝撃力を受けると、レンズ保持部材の押込み動作あるいは突出動作に連動してカム筒が回転させられ、カム筒の回転力が、その歯車部と直接あるいは他の歯車を介して噛合するウォームホイールを回転させ、ウォームホイールがウォームギヤを回転させようとする。このとき、上述のようにウォームギヤは回転できないため、ウォームホイールの回転力(衝撃力)は、ウォームギヤをスラスト方向に移動させて、弾性部材を変形させ、上述同様に、衝撃力が吸収され、ウォームギヤの破損、カム筒からのフォロワーピンの脱落等が防止され、所望の機能が確保される。
【0010】
上記構成において、ウォームギヤは、所定位置に固定された支軸に回動自在に支持され、弾性部材は、ウォームギヤの一端側を付勢する第1バネとウォームギヤの他端側を付勢する第2バネとを含む、構成を採用できる。
この構成によれば、ウォームギヤは、支軸に回動自在に外嵌されて支持され、かつ、スラスト方向の両端が第1バネと第2バネとにより付勢されているため、ウォームホイールが一方向に回転するような衝撃力を受けた場合は、ウォームギヤは支軸上を一方向に移動して第1バネを変形させ、ウォームホイールが他方向に回転するような衝撃力を受けた場合は、ウォームギヤは支軸上を他方向に移動して第2バネを変形させる。これにより、レンズ保持部材が繰り込まれるような衝撃力あるいは繰り出されるような衝撃力を受けても、その衝撃力は確実に緩和されて、ウォームギヤ等の破損が防止される。
【0011】
上記構成において、支軸は、ウォームギヤを回動自在に支持する大径部と大径部よりも小さい径の小径部とを有し、小径部には、その軸線方向に可動にかつ第1バネとウォームギヤとの間に介在して大径部の端面に当接し得るように付勢された座金が設けられており、第1バネの付勢力は、第2バネの付勢力よりも大きく設定されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ウォームギヤは、その一端側が大径部の端面に当接した座金に規制された状態で、一端側から第1バネの付勢力及び他端側から第2バネの付勢力により回動自在に保持されているため、通常の作動状態ではスラスト方向へのガタツキを生じることなく、安定して回転することができる。
【0012】
上記構成において、ウォームギヤは、レンズ保持部材が最も繰り出された状態から押し込まれるような衝撃力を受けたとき、第1バネを圧縮する方向に移動するように形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、最大繰り出し位置にあるレンズ保持部材が、落下等により押し込まれるような大きな衝撃力を受けると、ウォームホイールが回転して、第1バネを圧縮させつつウォームギヤをスラスト方向に移動させる。このように、付勢力の大きい第1バネを圧縮するため、衝撃力を効率良く吸収して緩和させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図1ないし図6は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図1は装置の正面図、図2及び図3は装置の縦断面図、図4及び図5はウォームギヤ及びウォームホイールを示す部分図、図6はカム筒の展開図である。
【0014】
このレンズ駆動装置は、図1ないし図3に示すように、輪郭が略矩形形状でフィルタ11、撮像素子としてのCCD12等が取り付けられるベース10、ベース10に固着される固定筒20、固定筒20の内側において回転及び直進自在に支持された円筒状のカム筒30、カム筒30の内側において、光軸方向Lに移動自在に支持された第1レンズ群40及び第2レンズ群50、ベース10に支持されて光軸方向Lに移動自在な第3レンズ群60、カム筒30に駆動力を伝達する歯車機構70、駆動源としてのDCモータ90等を備えている。これらカム筒30、歯車機構70、DCモータ90等により、第1レンズ群40及び第2レンズ群50を移動させるための駆動力を伝達する駆動機構が構成されている。
【0015】
カム筒30は、図1ないし図3に示すように、外周面から径方向外側に突出して設けられた3個のフォロワーピン31、光軸方向Lの後方領域外周面に形成された弧状の歯車部32、図6に示すように内周面に形成されて第1レンズ群40にカム作用を及ぼす3本のカム溝33及び第2レンズ群50にカム作用を及ぼす3本のカム溝34、内周面に回動自在に取り付けられて第1レンズ群40及び第2レンズ群50の回転を規制しつつ光軸方向Lへ案内するガイド筒35等により構成されている。フォロワーピン31は、固定筒20の内周面に形成されたカム溝21に挿入されており、カム筒30が回転させられると、光軸方向Lに向けて往復動するようになっている。
【0016】
第1レンズ群40は、図2及び図3に示すように、レンズG1を保持するレンズ保持部材としての円筒状のレンズ枠41、レンズ枠41の外周面から径方向外側に突出して設けられた3個のフォロワーピン42等により構成されている。3個のフォロワーピン42は、カム筒30のカム溝33に挿入されており、カム筒30が回動すると、第1レンズ群40は、その回転がガイド筒35により規制されつつ、光軸方向Lに移動する。
【0017】
第2レンズ群50は、図2及び図3に示すように、レンズG2を保持するレンズ保持部材としてのレンズ枠51、レンズ枠51から径方向外側に突出して設けられた3個のフォロワーピン52、レンズ枠51に保持されて露光用開口部を開閉するシャッタ機構53等により構成されている。3個のフォロワーピン52は、カム筒30のカム溝34に挿入されており、カム筒30が回動すると、第2レンズ群50は、その回転がガイド筒35により規制されつつ、光軸方向Lに移動する。
【0018】
第3レンズ群60は、図2及び図3に示すように、レンズG3を保持するレンズ保持部材としてのレンズ枠61、レンズ枠61に一体的に形成されてベース10に固定されたガイド軸13,14に外嵌されるガイド孔をもつ連結部62,63、ベース10に固定されたステップモータ64により駆動されるリードスクリュー65に螺合される連結部66、レンズ枠61を付勢するスプリング67等により構成されている。そして、ステップモータ64の駆動力によりリードスクリュー65が回動すると、レンズ枠61は、ガイド軸13,14により回転が規制されつつ光軸方向Lに移動する。
【0019】
駆動機構の一部をなす歯車機構70は、図1、図2、図4、図5に示すように、DCモータ90の回転軸91に固着されたウォームギヤ71、ウォームギヤ71と噛合するウォームホイール72、ウォームホイール72と同軸にて一体的に形成されたウォームギヤ73、ウォームギヤ73と噛合するウォームホイール74、ウォームホイール74と同軸にて一体的に形成された平歯車75、カム筒30の外周面に形成された歯車部32と平歯車75とに噛合する円柱状の平歯車76等により構成されている。
【0020】
ウォームギヤ73及びウォームホイール72は、図4及び図5に示すように、ベース10に固定された支軸77に回動自在にかつスラスト方向Sに移動可能に支持されており、一端側73aが座金80を介して弾性部材としての第1バネ78により付勢され、他端側73bが弾性部材としての第2バネ79により付勢されている。
【0021】
支軸77は、図5に示すように、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)を回動自在に支持する大径部77a、大径部77aよりも小さい径の小径部77b、大径部77aと小径部77bとの境界に位置する端面77cを画定するように形成されている。
第1バネ78及び第2バネ79は、支軸77の周りに配置された圧縮型のコイルスプリングであり、第1バネ78の付勢力が、第2バネ79の付勢力よりも大きくなるように設定されている。
【0022】
したがって、通常の作動状態では、座金80は第1バネ78により付勢されて支軸77の端面77cに当接し、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)は、第2バネ79により付勢されて一端側73aが座金80に当接した状態で回動自在に支持されて、駆動力を伝達するようになっている。
このように、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)は、その一端側73aが大径部77aの端面77cに当接した座金80に規制された状態で、第1バネ78及び第2バネ79の付勢力により回動自在に保持されているため、通常の作動状態では、スラスト方向へのガタツキを生じることなく、安定して回転することができる。
【0023】
次に、上記レンズ駆動装置の動作について、図2、図7ないし図9の動作図を参照しつつ説明する。
先ず、図2に示すように、沈胴状態においては、レンズ枠41,51(第1レンズ群40、第2レンズ群50)のフォロワーピン42,52は、カム溝33及びカム溝34に対して、図6中の符号42,52で示す位置にある。
【0024】
この沈胴状態から、DCモータ90が一方向に回転すると、ウォームギヤ71からウォームホイール72に回転力が伝えられ、ウォームホイール72と一体となったウォームギヤ73が回転して、ウォームホイール74に回転力が伝えられ、ウォームホイール74と一体となった平歯車75が回転し、平歯車76及び歯車部32を介して、カム筒30が一方向に回転しつつ繰り出される。
【0025】
カム筒30の回転により、フォロワーピン42,52はカム溝33,34に案内されて、図6に示すように、符号42´,52´(広角端撮影位置)、符号42´´,52´´(中間撮影位置)、符号42´´´,52´´´(望遠端撮影位置)の経路を辿る。これにより、レンズ枠41,51(第1レンズ群40、第2レンズ群50)は、沈胴位置から広角端撮影位置、中間撮影位置、望遠端撮影位置に至り、レンズ枠41はカム筒30及び固定筒20から突出して繰り出された状態となる。尚、この変倍動作において、第3レンズ群60は、合焦動作を行なうべく、ステップモータ64により駆動されて、光軸方向Lの所望の位置に移動させらる。
【0026】
そして、レンズ枠41が、図7に示すように、特に中間撮影位置〜望遠端撮影位置にある繰り出された状態で、落下等により外部からレンズ枠41を押し込むような衝撃力Fが加わると、この衝撃力Fがフォロワーピン42を介してカム筒30を逆向きに回転させようとする。
そして、このカム筒30の回転力により、歯車部32と噛合した平歯車76及び平歯車75を介して、図8に示すように、ウォームホイール74がR1方向に回転して、ウォームギヤ73を回転させようとする。
【0027】
このとき、ウォームギヤ73は回転できないため、ウォームホイール74の回転力は、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)を支軸77に沿ってスラスト方向S1に移動させて、第1バネ78を所定量だけ圧縮変形させる。この第1バネ78の変形により、衝撃力が吸収されて、ウォームギヤ73の破損等が防止され、又、フォロワーピン42の抜け落ち等も防止される。
特に、レンズ枠41(第1レンズ群40)が最も突出した状態(望遠端撮影位置)で落下し、レンズ枠41を押し込むような衝撃力を受けた場合は、レンズ枠41は強い衝撃力を受けて押し込まれる可能性があるが、付勢力の大きい第1バネ78を圧縮するため、衝撃力を効率良く吸収して緩和することができる。
【0028】
一方、DCモータ90が逆方向に回転すると、歯車機構70を介して、カム筒30は逆向きに回転し、第1レンズ群40及び第2レンズ群50は、望遠端撮影位置から逆の経路を辿って、中間撮影位置、広角端撮影位置、沈胴位置へと移動する。また、上記一連の変倍動作において、第3レンズ群60も、ステップモータ64の回転により、光軸方向Lにおける所望の位置に移動させられる。
【0029】
このような沈胴位置に近い領域、すなわち、レンズ枠41が殆んど突出していない状態において、落下等により衝撃力を受けた場合、外部から押し込み力を直接受けなくても、慣性力によりレンズ枠41が繰り出されようとして、カム筒30を回転させる場合がある。この場合、カム筒30の回転力は、歯車部32と噛合した平歯車76及び平歯車75を介して、図9に示すように、ウォームホイール74をR2方向に回転させ、ウォームギヤ73を回転させようとする。
【0030】
このとき、ウォームギヤ73は回転できないため、ウォームホイール74の回転力は、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)を支軸77に沿ってスラスト方向S2に移動させて、第2バネ79を所定量だけ圧縮変形させる。この第2バネ79の変形により、衝撃力が吸収されて、ウォームギヤ73の破損等が防止され、又、フォロワーピン42の抜け落ち等も防止される。
【0031】
尚、レンズ枠41が、望遠端撮影位置よりは繰り出し量が少ない広角端撮影位置〜中間撮影位置の領域に繰り出された状態で、落下等により外部から押し込み力を受けた場合、カム溝33の傾斜が逆向きであることから、上述同様にウォームホイール74がR2方向に回転して、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)を支軸77に沿ってスラスト方向S2に移動させ、第2バネ79を所定量だけ圧縮変形させる。これにより、前述同様に衝撃力が吸収されて、ウォームギヤ73の破損等が防止され、フォロワーピン42の抜け落ち等も防止される。
【0032】
上記実施形態においては、ウォームギヤ73(及びウォームホイール72)の両端を支持する弾性部材として、付勢力の大きい第1バネ78及び付勢力の小さい第2バネ79を採用し、ウォームギヤ73を座金80に当接させる構成を採用したが、これに限定されるものではなく、座金80を廃止する一方で回転位置を安定させるような別の手段を講じて、両側から直接付勢力を及ぼすバネを採用してもよい。
【0033】
また、上記実施形態においては、駆動機構において、二組のウォームギヤ73(71)及びウォームホイール74(72)を採用し、レンズ枠41(カム筒30)寄りに配置された、すなわち、レンズ枠41(カム筒30)側から駆動力が伝達される際に最も近い位置にあるウォームギヤ73に対して、本発明に係る構成を採用したが、これに限定されるものではなく、より多くの組のウォームギヤ及びウォームホイールを採用し、そのうちのレンズ枠41(カム筒30)に最も近い位置に配置された組のウォームギヤに対して、本発明に係る構成を採用してもよい。
【0034】
また、上記実施形態においては、レンズ保持部材を光軸方向に移動させる駆動機構として、カム筒30を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、カム筒30の代わりに、レンズ保持部材に設けられたラック及びこのラックと噛合するピニオン等を含み、かつウォームギヤ及びウォームホイールを含む駆動機構、その他のウォームギヤ及びウォームホイールを含む駆動機構において、本発明に係る構成を採用してもよい。
【0035】
さらに、上記実施形態においては、第1レンズ群40、第2レンズ群50、及び第3レンズ群60からなる3つのレンズ群を備える構成において本発明に係る構成を採用したが、繰り出されるレンズ保持部材(レンズ枠)を備えるものであれば、1つのレンズ群あるいは4つ以上のレンズ群を備える構成において本発明に係る構成を採用してもよい。
【0036】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズ保持部材を移動させるための駆動力を伝達する駆動機構として、少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールを含む構成において、最もレンズ保持部材寄りに配置されたウォームギヤを、スラスト方向に移動自在に支持する弾性部材を設けたことにより、落下等により、繰り出し状態にあるレンズ保持部材が押し込まれるような衝撃力、あるいは、繰り込み状態にあるレンズ保持部材がその慣性力によ突出するような衝撃力を受けて、レンズ保持部材が移動し、ウォームホイールがウォームギヤを回転させようとした場合、ウォームホイールの回転力(衝撃力)は、ウォームギヤをスラスト方向に移動させて、弾性部材を変形させる。この弾性部材の変形により、衝撃力が吸収され、ウォームギヤの破損等が防止され、所望の機能が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す正面図である。
【図2】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図3】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図4】駆動機構の一部をなすウォームギヤ及びウォームホイール並びに弾性部材を示す部分図である。
【図5】駆動機構の一部をなすウォームギヤ及びウォームホイール並びに弾性部材を示す部分図である。
【図6】カム筒のカム溝を展開した展開図である。
【図7】レンズ群が中間撮影位置〜望遠端撮影位置の間にある状態を示す縦断面図である。
【図8】駆動機構の一部をなすウォームギヤ及びウォームホイール並びに弾性部材の作用を示す状態図である。
【図9】駆動機構の一部をなすウォームギヤ及びウォームホイール並びに弾性部材の作用を示す状態図である。
【符号の説明】
10 ベース
20 固定筒
30 カム筒(駆動機構)
31 フォロワーピン
32 歯車部
33,34 カム溝
40 第1レンズ群
41 レンズ枠(レンズ保持部材)
42 フォロワーピン
50 第2レンズ群
51 レンズ枠
52 フォロワーピン
60 第3レンズ群
61 レンズ枠
64 ステップモータ
70 歯車機構(駆動機構)
71 ウォームギヤ
72 ウォームホイール
73 ウォームギヤ(レンズ保持部材寄りに配置されたウォームギヤ)
73a 一端側
73b 他端側
74 ウォームホイール
75,76 平歯車
77 支軸
77a 大径部
77b 小径部
77c 端面
78 第1バネ(弾性部材)
79 第2バネ(弾性部材)
80 座金
90 DCモータ(駆動機構)
91 回転軸
S スラスト方向

Claims (5)

  1. レンズを保持し光軸方向に移動自在に支持されたレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を移動させるための駆動力を伝達する少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールを含む駆動機構と、を備えたレンズ駆動装置であって、
    前記少なくとも一組のウォームギヤ及びウォームホイールのうち前記レンズ保持部材寄りに配置されたウォームギヤは、付勢力を及ぼす弾性部材により、スラスト方向に移動自在に支持されている、
    ことを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 前記駆動機構は、前記レンズ保持部材にカム作用を及ぼすカム筒と、前記カム筒の外周に形成された歯車部と、を含む、
    ことを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記ウォームギヤは、所定位置に固定された支軸に回動自在に支持され、
    前記弾性部材は、前記ウォームギヤの一端側を付勢する第1バネと、前記ウォームギヤの他端側を付勢する第2バネと、を含む、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ駆動装置。
  4. 前記支軸は、前記ウォームギヤを回動自在に支持する大径部と、前記大径部よりも小さい径の小径部と、を有し、
    前記小径部には、その軸線方向に可動にかつ前記第1バネと前記ウォームギヤとの間に介在して前記大径部の端面に当接し得るように付勢された座金が、設けられており、
    前記第1バネの付勢力は、前記第2バネの付勢力よりも大きく設定されている、
    ことを特徴とする請求項3記載のレンズ駆動装置。
  5. 前記ウォームギヤは、前記レンズ保持部材が最も繰り出された状態から押し込まれるような衝撃力を受けたとき、前記第1バネを圧縮する方向に移動するように形成されている、
    ことを特徴する請求項4記載のレンズ駆動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013020053A (ja) * 2011-07-11 2013-01-31 Nitto Kogaku Kk 駆動伝達機構およびレンズホルダー
JPWO2016199521A1 (ja) * 2015-06-09 2018-02-15 日本電気株式会社 変速機構

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