JP2005128358A - レンズ鏡胴の駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウォームギヤを含む駆動機構を備えたレンズ鏡動の駆動装置において、DCモータの出力軸の衝突音等を防止する。
【解決手段】レンズ保持部材41,51、駆動力を発生するDCモータ80、DCモータの出力軸82aに直結された駆動歯車からレンズ保持部材に駆動力を伝達する歯車列70を含む駆動機構等を備えたレンズ鏡胴の駆動装置において、駆動歯車は平歯車71であり、歯車列70の途中にウォームギヤ72b及びウォームホイール73aが含まれている。これにより、駆動負荷(駆動トルク)が変動して、ウォームホイール73aからウォームギヤ72bに向けて回転軸方向に移動させるような変動トルクが伝わっても、駆動歯車(平歯車)71には、駆動モータの出力軸82aを引き出すような力は伝達されないため、出力軸82aの振動、衝突(衝突音)等が抑制ないし防止される。
【選択図】 図1

Description

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レンズ鏡胴の駆動装置に関し、特に、DCモータ等の駆動モータ、ウォームギヤ及びウォームホイール等を含む駆動機構を備えたレンズ鏡胴の駆動装置に関する。
カメラ用のレンズ鏡胴においては、レンズ保持部材(レンズ鏡筒)を光軸方向に移動させるための駆動装置として、DCモータの出力軸に固着されたウォームギヤ、ウォームギヤと噛合するウォームホイール、ウォームホイールに噛合する減速歯車列、減速歯車列により駆動力が伝達されると共にレンズ保持部材に螺合された送りネジ等を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−116482号公報
ところで、上記の駆動装置において、DCモータの出力軸は、一般的にスラスト方向に所定量のガタがある状態で支持されているため、DCモータが高速で回転すると、出力軸がガタの分だけスラスト方向に暴れて、振動、衝突音等を生じる虞がある。そこで、スラスト方向への暴れを抑えるべく、DCモータは出力軸を予め内側に付勢する磁気的吸引力を生じるように形成されており、その磁気的吸引力が、レンズ保持部材側の負荷変動に伴って生じる出力軸の暴れによる衝撃力を助長する場合がある。
すなわち、DCモータからウォームギヤ及びウォームホイール等を経てレンズ保持部材に及ぼされる駆動トルクは、伝達経路等の負荷変動等に起因して変動する場合がある。例えば、駆動負荷が増加すると出力軸が突出側に引き出され、駆動負荷が減少すると出力軸が磁気的吸引力により引き込まれて所定の位置に復帰するような挙動を生じる。この復帰動作の際に、出力軸はスラスト軸受に衝突し、磁気的吸引力がその衝突(衝撃力、衝突音)を助長する傾向にある。したがって、このような駆動装置が、比較的静かな環境下で、デジタルカメラ等に使用されると、衝突音等は操作者にとって煩わしく、又、品質の低下を招き好ましいものではない。
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、構造の簡略化、小型化等を図りつつ、駆動機構等の負荷変動に起因する出力軸の挙動を抑制して、衝突音等の発生を防止できるレンズ鏡胴の駆動装置を提供することにある。
本発明に係るレンズ鏡胴の駆動装置は、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発生する駆動モータと、駆動モータの出力軸に直結された駆動歯車からレンズ保持部材に駆動力を伝達する歯車列を含む駆動機構と、を備えたレンズ鏡胴の駆動装置であって、上記駆動歯車は平歯車であり、上記歯車列の途中にウォームギヤ及びウォームホイールが含まれている、ことを特徴としている。
この構成によれば、駆動モータが回転すると、出力軸に固定された駆動歯車すなわち平歯車から、途中にウォームギヤ及びウォームホイールを含む歯車列(駆動機構)を経て、レンズ保持部材に駆動力(駆動トルク)が伝達され、レンズ保持部材は適宜光軸方向に移動させられる。この際、伝達経路の負荷変動等により駆動負荷(駆動トルク)が変動して、ウォームホイールからウォームギヤに向けて回転軸方向に移動させるような変動トルクが伝わっても、駆動歯車(平歯車)には、駆動モータの出力軸を引き出すような力は伝達されない。したがって、ウォームギヤ及びウォームホイールを含むことで装置の小型化を達成しつつ、出力軸の振動、衝突(衝突音)等が抑制ないし防止される。特に、出力軸が磁気的吸引力により常に内側に向けて付勢されている場合には、従来のような衝突(衝突音)等が有効に抑制ないし防止される。
上記構成において、歯車列は、駆動歯車に噛合する第2平歯車及び第2平歯車と同軸に一体的に形成されたウォームギヤを有する第1の二段歯車と、ウォームギヤに噛合するウォームホイール及びウォームホイールと同軸に一体的に形成された第3平歯車を有する第2の二段歯車と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動モータの回転駆動力は、平歯車(駆動歯車)→第1の二段歯車(第2平歯車→ウォームギヤ)→第2の二段歯車(ウォームホイール→第3平歯車)へと伝達され、さらに他の歯車を含む場合はそれらの歯車を介してレンズ保持部材へと伝達される。このように、二段歯車を採用することで、構造を簡略化しつつ、駆動力を有効に伝達することができる。
上記構成において、レンズ保持部材は、光軸方向において相対的に移動可能に配列されかつ各々レンズを保持する複数のレンズ保持部材を含み、駆動機構は、複数のレンズ保持部材に対してそれぞれ光軸方向においてカム作用を及ぼすカム筒を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動モータの駆動力が歯車列及びカム筒を含む駆動機構を介して、複数のレンズ保持部材に伝達され、複数のレンズ保持部材は光軸方向において相対的に所定の位置に移動させられる。すなわち、広角から望遠までの撮影が行えるカメラのレンズ鏡胴において、カム筒における負荷の変動は比較的大きくなるものの、出力軸の振動、衝突(衝突音)等を有効に抑制ないし防止できる。
上記構成において、歯車列は、駆動歯車に噛合する第2平歯車及び第2平歯車と同軸に一体的に形成されたウォームギヤを有する第1の二段歯車と、ウォームギヤに噛合するウォームホイール及びウォームホイールと同軸に一体的に形成された第3平歯車を有する第2の二段歯車と、第3平歯車に噛合する第4平歯車と、カム筒の外周に形成され第4平歯車と噛合する被動歯車と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動モータの回転駆動力は、平歯車(駆動歯車)→第1の二段歯車(第2平歯車→ウォームギヤ)→第2の二段歯車(ウォームホイール→第3平歯車)→第4平歯車→被動歯車(カム筒)へと伝達され、複数のレンズ保持部材は光軸方向において相対的に所定の位置に移動させられる。
したがって、広角から望遠までの撮影が行えるカメラのレンズ鏡胴において、歯車列を極力簡略化して、装置の小型化を達成しつつ、出力軸の振動、衝突(衝突音)等を抑制ないし防止できる。
上記のように、本発明に係るレンズ鏡胴の駆動装置によれば、駆動モータの出力軸に直結された駆動歯車からレンズ保持部材に駆動力を伝達する歯車列を含む駆動機構において、駆動歯車として平歯車を採用し、歯車列の途中にウォームギヤ及びウォームホイールを配置したことにより、伝達経路の負荷変動等により駆動負荷(駆動トルク)が変動して、ウォームホイールからウォームギヤに向けて回転軸方向に移動させるような変動トルクが伝わっても、駆動歯車(平歯車)には駆動モータの出力軸を引き出すような力は伝達されない。これにより、ウォームギヤ及びウォームホイールを含むことで装置の小型化を達成しつつ、出力軸の振動、衝突(衝突音)等を抑制ないし防止できる。特に、出力軸が磁気的吸引力により常に内側に向けて付勢されている場合には、従来のような衝突(衝突音)等を有効に抑制ないし防止できる。
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9は、本発明に係るレンズ鏡胴の駆動装置の一実施形態を示すものであり、図1は駆動装置を備えたレンズ鏡胴の正面図、図2はレンズ鏡胴の側断面図、図3及び図4は駆動装置を示す一部拡大図、図5は駆動装置の一部をなす駆動モータとしてのDCモータの断面図、図6はカム筒の展開図、図7ないし図9は広角、中間、望遠の位置におけるレンズ鏡胴の断面図である。
レンズ鏡胴は、図1及び図2に示すように、輪郭が略矩形形状をなし、フィルタ11及び撮像素子としてのCCD12等が取り付けられるベース10、ベース10に固着された固定筒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に対して光軸方向Lに移動自在に支持された第3レンズ群60、カム筒30に駆動力を及ぼす駆動機構としての歯車列70、駆動モータとしてのDCモータ80、光センサ90等を備えている。
カム筒30は、図1及び図2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被動歯車としての弧状歯車(平歯車)32、図6の展開図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本の第1カム溝33及び第2レンズ群50にカム作用を及ぼす3本の第2カム溝34等により形成されている。
ここで、カム筒30の内周面には、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が装着され、ガイド筒35はベース10に対し回動不能に固定されている。また、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に挿入されている。したがって、カム筒30は、DCモータ80及び歯車列70により回転させられると、フォロワーピン31がカム溝21に案内されて、光軸方向Lに移動させられるようになっている。
第1レンズ群40は、図1及び図2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。そして、3個のフォロワーピン42が、カム筒30の第1カム溝33に挿入されている。したがって、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。
第2レンズ群50は、図1及び図2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。そして、3個のフォロワーピン52が、カム筒30の第2カム溝34に挿入されている。したがって、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。
第3レンズ群60は、図2及び図7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等により構成されている。したがって、ステップモータ64によりリードスクリュー65が回動すると、第3レンズ群60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。尚、レンズ枠61は、スプリング67によりベース10側に引寄せられている。
駆動機構の一部をなす歯車列70は、図1ないし図4に示すように、DCモータ80の出力軸82aに固着された駆動歯車としての平歯車71、平歯車71に噛合する第2平歯車72a及び第2平歯車72aと同軸に一体的に形成されたウォームギヤ72bを有する第1の二段歯車72、ウォームギヤ72bに噛合するウォームホイール73a及びウォームホイール73aと同軸に一体的に形成された第3平歯車73bを有する第2の二段歯車73、第3平歯車73bに噛合する第4平歯車74、カム筒30の外周に形成され第4平歯車74と噛合する弧状歯車(被動歯車)32により構成されている。
そして、上記歯車列70とカム筒30とにより、レンズ枠41及びレンズ枠51を光軸方向Lにおいて相対的に移動させる駆動機構が構成されている。
すなわち、DCモータ80の回転駆動力は、平歯車(駆動歯車)71→第2平歯車72a→ウォームギヤ72b→ウォームホイール73a→第3平歯車73b→第4平歯車74→弧状歯車(被動歯車)32へと伝達され、カム筒30を回転させる。
一方、カム筒30における負荷変動(トルク)は、弧状歯車32→第4平歯車74→第3平歯車73b→ウォームホイール73aへ伝達される。そして、ウォームホイール73aの回転力はウォームギヤ72bへは伝達されず、ウォームギヤ72b(第2平歯車72aを含む第1の二段歯車72)をその回転軸方向に移動させるように作用する。
したがって、第2平歯車72aも回転軸方向に移動するが、第2平歯車72aは、回転軸方向において平歯車71に対して相対的に移動するため、平歯車71がその移動に伴って回転軸方向に移動するのが防止され、それ故に、DCモータ80の出力軸82aがその軸線方向に引き出されるのが防止される。
すなわち、ウォーギヤ72b及びウォームホイール73aを歯車列70の途中に配置することで、駆動機構の小型化が達成されつつ、出力軸82aの振動、衝突(衝突音)等が有効に抑制ないし防止される。
平歯車71は、図2及び図4に示すように、光センサ(フォトインタラプタ)90の間において、放射状に配列された複数(ここでは、6枚)の羽根71aを有する。そして、複数の羽根71aが光センサ90の検出光をオン/オフすることで、光センサ90が平歯車(駆動歯車)71の回転量を検出するようになっている。
DCモータ80は、図1、図3ないし図5に示すように、本体81、本体81に回動自在に軸支された出力軸82a,コア(積層鉄芯)82b,巻回コイル82cを含むロータ82、ロータ82の周りに配置された永久磁石等からなるステータ83、本体81の一部をなしロータ82の出力軸82aを支持するラジアル軸受81a及びスラスト軸受81b等により形成されている。ここで、出力軸82aは、製造上及び組付け上における制約等により、一般的にスラスト方向Sにおいて所定量のガタがある状態で支持されている。
そして、ロータ82とステータ83とは、図5に示すように、出力軸82aの軸線方向Sにおいて、コア82bの中心とステータ83の中心とが距離Cだけオフセットして配置され、出力軸82aを本体81の内側へ(矢印F)付勢して引き込むように、すなわち、所定の磁気的吸引力を生じるように形成されている。これにより、非通電及び駆動負荷が安定した状態においては、出力軸82aの端部82a´は、スラスト軸受81bに当接した状態に保持されている。
次に、上記レンズ鏡胴の動作について、図2、図7ないし図9の動作図、及び図6のカム溝を示した展開図を参照しつつ説明する。
先ず、図2に示すように、第1レンズ群40のレンズ枠41が沈胴した状態において、レンズ枠41のフォロワーピン42及びレンズ枠51のフォロワーピン52は、第1カム溝33及び第2カム溝34に対して、図6中の符号42a,52aで示す位置にある。
この沈胴状態から、DCモータ80が一方向に回転すると、歯車列70を介して、カム筒30が回転しつつ光軸方向Lの前方に向かって移動する。カム筒30の回転により、フォロワーピン42,52はそれぞれ第1カム溝33及び第2カム溝34に案内されて、レンズ枠41は光軸方向Lの前方に向けて移動し、レンズ枠52は光軸方向Lの後方に向けて移動し、図7に示すような広角撮影位置に至る。
この広角撮影位置において、レンズ枠41(第1レンズ群40)は繰り出された状態となり、レンズ枠41のフォロワーピン42及びレンズ枠51のフォロワーピン52は、第1カム溝33及び第2カム溝34に対して、図6中の符号42b,52bで示す位置にある。
この広角撮影位置から、DCモータ80が同一方向にさらに回転すると、歯車列70を介して、カム筒30がさらに同方向に回転し、フォロワーピン42,52はそれぞれ第1カム溝33及び第2カム溝34に案内されて、レンズ枠41は光軸方向Lの後方に向けて移動し、レンズ枠51は光軸方向Lの前方に向けて移動し、図8に示すような(広角撮影位置と望遠撮影位置との中間に位置する)中間撮影位置に至る。
この中間撮影位置においても、レンズ枠41(第1レンズ群40)は繰り出された状態にあり、レンズ枠41のフォロワーピン42及びレンズ枠51のフォロワーピン52は、第1カム溝33及び第2カム溝34に対して、図6中の符号42c,52cで示す位置にある。
上記中間撮影位置から、DCモータ80が同一方向にさらに回転すると、歯車列70を介して、カム筒30がさらに同方向に回転し、フォロワーピン42,52はそれぞれ第1カム溝33及び第2カム溝34に案内されて、レンズ枠41及びレンズ枠51は、共に光軸方向Lの前方に向けて移動し、図9に示すような望遠撮影位置に至る。
この望遠撮影位置においても、レンズ枠41(第1レンズ群40)は繰り出された状態にあり、レンズ枠41のフォロワーピン42及びレンズ枠51のフォロワーピン52は、第1カム溝33及び第2カム溝34に対して、図6中の符号42d,52dで示す位置にある。
尚、DCモータ80が逆方向に回転すると、歯車列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、望遠撮影位置から逆の経路を辿って、中間撮影位置、広角撮影位置、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。
このように、第1レンズ群40及び第2レンズ群50は一つのカム筒30により光軸方向Lに往復動させられるため、カム筒30から歯車列70を介してDCモータ80に加わる駆動負荷も変動する。この負荷変動(回転トルク)は、弧状歯車32から第4平歯車74、第3平歯車73bを経てウォームホイール73aまで伝達されるが、ウォームホイール73aからウォームギヤ72bへは伝達されず、ウォームギヤ72b(第2平歯車72aを含む第1の二段歯車72)を、その回転軸方向に移動させるように作用する。
この場合、第2平歯車72aも回転軸方向に移動するが、第2平歯車72aは、回転軸方向において平歯車71に対して相対的に移動するため、平歯車71がその移動に伴って回転軸方向に移動するのが防止され、それ故に、DCモータ80の出力軸82aがその軸線方向に引き出されるのが防止される。したがって、従来のように、出力軸82aが引き出された後に磁気的吸引力により引き戻されることによる衝突(衝撃力、衝突音等)が有効に抑制ないし防止される。
上記実施形態においては、第1レンズ群40及び第2レンズ群50を含む変倍レンズ光学系を駆動する駆動機構において本発明を採用したが、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駆動する駆動機構において、本発明を採用してもよい。
上記実施形態においては、歯車列として、駆動歯車(平歯車)71及び被動歯車(弧状歯車)32以外に、第1の二段歯車72(第2平歯車72a,ウォームギヤ72b)、第2の二段歯車73(ウォームホイール73a,第3平歯車73b)、第4平歯車74を含む構成を示したが、これに限定されるものではなく、ウォームギヤ及びウォームホイールが歯車列の途中に配列されるものである限り、第2の二段歯車73を省いた構成、あるいは、第2の二段歯車73及び第4平歯車74を省いた構成、さらには、別の二段歯車、平歯車等を加えた構成において、本発明を採用してもよい。
以上述べたように、本発明に係るレンズ鏡胴の駆動装置は、デジタルカメラ、銀塩フィルム式カメラ等に搭載されるレンズ鏡胴の駆動装置として使用することができ、特に、装置の簡略化、小型化が要求される変倍レンズ光学系を備えたレンズ鏡胴の駆動装置として好ましく使用することができる。
本発明に係る駆動装置を備えたレンズ鏡胴の一実施形態を示す正面図である。 本発明に係る駆動装置を備えたレンズ鏡胴の一実施形態を示す縦断面図である。 駆動装置の一部を拡大した正面図である。 駆動装置の一部を拡大した底面図である。 駆動装置の一部をなすDCモータを示す断面図である。 レンズ保持部材を移動させるカム筒のカム溝を展開した展開図である。 レンズ鏡胴が広角撮影位置にある状態を示す縦断面図である。 レンズ鏡胴が中間撮影位置にある状態を示す縦断面図である。 レンズ鏡胴が望遠撮影位置にある状態を示す縦断面図である。
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 弧状歯車(被動歯車、歯車列)
33 第1カム溝
34 第2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(レンズ保持部材)
52 フォロワーピン
60 第3レンズ群
61 レンズ枠
70 歯車列(駆動機構)
71 平歯車(駆動歯車)
71a 複数の羽根
72 第1の二段歯車
72a 第2平歯車
72b ウォームギヤ
73 第2の二段歯車
73a ウォームホイール
73b 第3平歯車
74 第4平歯車
80 DCモータ(駆動モータ)
82a 出力軸
90 光センサ

Claims (4)

  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発生する駆動モータと、前記駆動モータの出力軸に直結された駆動歯車から前記レンズ保持部材に駆動力を伝達する歯車列を含む駆動機構と、を備えたレンズ鏡胴の駆動装置であって、
    前記駆動歯車は、平歯車であり、
    前記歯車列の途中にウォームギヤ及びウォームホイールが含まれている、
    ことを特徴とするレンズ鏡胴の駆動装置。
  2. 前記歯車列は、前記駆動歯車に噛合する第2平歯車及び前記第2平歯車と同軸に一体的に形成されたウォームギヤを有する第1の二段歯車と、前記ウォームギヤに噛合するウォームホイール及び前記ウォームホイールと同軸に一体的に形成された第3平歯車を有する第2の二段歯車と、を含む、
    ことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡胴の駆動装置。
  3. 前記レンズ保持部材は、光軸方向において相対的に移動可能に配列されかつ各々レンズを保持する複数のレンズ保持部材を含み、
    前記駆動機構は、複数のレンズ保持部材に対してそれぞれ光軸方向においてカム作用を及ぼすカム筒を含む、
    ことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡胴の駆動装置。
  4. 前記歯車列は、前記駆動歯車に噛合する第2平歯車及び前記第2平歯車と同軸に一体的に形成されたウォームギヤを有する第1の二段歯車と、前記ウォームギヤに噛合するウォームホイール及び前記ウォームホイールと同軸に一体的に形成された第3平歯車を有する第2の二段歯車と、前記第3平歯車に噛合する第4平歯車と、前記カム筒の外周に形成され前記第4平歯車と噛合する被動歯車と、を含む、
    ことを特徴とする請求項3記載のレンズ鏡胴の駆動装置。

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KR101272678B1 (ko) * 2009-06-23 2013-06-10 캐논 가부시끼가이샤 진동파 구동장치 및 진동파 구동장치를 구비한 촬상장치

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