JP2005148252A - レンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 内部に可動レンズを駆動するリニア駆動装置と絞り機構を備えたレンズ鏡筒であって、その絞り機構に対して漏洩磁束による影響を与えることなく、かつ幅方向の小型化が実現できるレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】 本発明のレンズ鏡筒においては、マグネット9の磁化方向がほぼ鉛直方向になるように構成されているため、レンズホルダ3の駆動中に発生した漏洩磁束が水平方向に広がるようになる。その結果、その漏洩磁束が光軸を含む水平面に対して反対側にあるガルバノメータ11に到達するのを防止又は抑制することができる。また、メインヨーク8,マグネット9及びサイドヨーク7を、ガイドシャフト51を通る鉛直線上に配置して磁気回路の幅方向の大きさを小さくしたため、レンズ鏡筒においてその持ち易さ等の観点から特に要請される幅方向の小型化を実現することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明はレンズ鏡筒に関し、特にカメラやビデオカメラ等の光学機器に適用され、内部磁気回路によって可動レンズを駆動するリニア駆動装置を備えたレンズ鏡筒に関する。
近年、ビデオカメラ等の光学機器のレンズ鏡筒においては、小型化に有利ということで、ズームレンズ群とその後方のフォーカスレンズ群を光軸方向に位置可変することで焦点調整を行う、いわゆる「インナーフォーカス方式」が主流になってきている。この方式では、マイコン制御により、フォーカスレンズ群がズームレンズ群の位置変化に従って光軸方向に移動し、レンズ鏡筒後部の撮像素子の結像面上に物体像を形成する構成になっている。
そして、近年の高速ズーム及び長時間撮影の要請を性能上実現するために、このフォーカスレンズ群やズームレンズ群の駆動部分に、従来のステッピングモータに代わって、高速応答性及び低消費電力化に優れたボイスコイル型のリニア駆動装置が採用されてきている(例えば特許文献1)。
以下、このようなリニア駆動装置の構成例を、ズームレンズの駆動部を例に説明する。図5は、従来のレンズ鏡筒におけるズームレンズ駆動部の主要部の構成を表す内部斜視図であり、図6は、そのレンズ鏡筒のズームレンズ前方からみた横断面図である。
図5に示すように、このレンズ鏡筒において、レンズホルダ21は、ズームレンズ22を保持すると共に、光軸に平行に配され、両端を鏡筒23に固定されたガイドシャフト24a、24bに沿って光軸方向(図中X方向)に摺動自在に構成されている。
すなわち、このレンズホルダ21を光軸方向に駆動させるリニア駆動装置の固定子として、長尺状のマグネット25と、このマグネット25を取り囲むように配置されたメインヨーク26及びサイドヨーク27とからなる磁気回路28が鏡筒23に固定されている。
サイドヨーク27は長尺状をなし、その両端がそれぞれ鏡筒23に固定されている。また、メインヨーク26はコの字型の本体を有し、その両先端部がサイドヨーク27の側壁に固定されている。マグネット25は、レンズホルダ21の駆動方向と垂直な方向(図中Y方向)に磁化されており、メインヨーク26とサイドヨーク27との間のメインヨーク26側にその長手方向に沿って固定されている。
一方、リニア駆動装置の可動子として、駆動コイル29がレンズホルダ21に固定されている。この駆動コイル29は、サイドヨーク27を取り囲みつつマグネット25と所定の空隙を有するように配置されており、マグネット25の発生する磁束と直交するように駆動コイル29に電流を流すことで、レンズホルダ21を光軸方向に駆動するようになっている。
また、鏡筒23内において、光軸を含む水平面(X−Y平面)に対して磁気回路28とは反対側の領域には、絞りユニット30が設けられている。この絞りユニット30は、図示しない絞りレンズの絞り機構を駆動するガルバノメータやステップモータ等の駆動用モータ31と絞り機構を収容するケース32とからなり、その駆動用モータ31の固定子が鏡筒23に固定されている。尚、このような絞りユニットの構成については、絞り機構とシャッタ機構とを兼ねたものも知られている。
特開平11−150972号公報
しかしながら、上述した従来のリニア駆動装置を構成した場合、磁気回路28からの漏洩磁束が絞りユニット30の駆動用モータ31に悪影響を与える。図7はこのようなレンズ鏡筒の横断面図を表し、リニア駆動装置の磁束の流れを示す説明図である。
すなわち、同図に示すように、このようなリニア駆動装置によれば、マグネット25からZ方向の漏洩磁束(図中太い実線)が発生し、その漏洩磁束の一部が絞りユニット30の駆動用モータ31に到達する。このため、駆動用モータ31が磁気回路28の漏洩磁束の影響を受け、その駆動制御に誤作動を生じさせる虞がある。
また、コの字型メインヨーク26とマグネット25の厚み分だけ、幅方向(Y方向)の領域が必要とされるため、レンズ鏡筒の小型化が図れないという欠点を有する。
さらに、レンズホルダ21と駆動コイル29を固定するために両者の間には接着剤を塗布するが、その接着塗布面33がレンズ鏡筒の正姿勢で鉛直方向(X−Z方向)になっている。レンズ鏡筒の製造工程における接着乾燥中に接着剤が流れ落ちる虞があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、内部に可動レンズを駆動するリニア駆動装置と絞り機構を備えたレンズ鏡筒であって、その絞り機構に対して漏洩磁束による影響を与えることなく、かつ幅方向の小型化が実現できるレンズ鏡筒、及びこのレンズ鏡筒を備えた光学機器を提供することを目的とする。
本発明では上記問題を解決するために、内部レンズ機構を収容する筒体からなる鏡筒と、前記鏡筒内に配置された可動レンズを保持するレンズホルダを、光軸にほぼ平行に延びるガイド軸に沿って駆動させるためのリニア駆動装置と、光軸を含む水平面に対して前記リニア駆動装置とは反対側に設けられ、外部からの入射光の光量を調整する絞り機構を駆動するための駆動用モータと、を備えたレンズ鏡筒であって、前記リニア駆動装置は、前記鏡筒内に固定されると共に前記ガイド軸に平行に延びる長尺状の第1ヨークと、前記第1ヨークに連結されて長尺環状のヨーク部を形成する第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に両ヨークの一方に沿って固定されると共に前記第1ヨークに平行に延び、前記レンズホルダの駆動方向と垂直な方向に磁化されたマグネットとからなる磁気回路と、前記レンズホルダに固定される一方、前記ヨーク部において前記マグネットと所定の間隔をあけつつ前記第1ヨークに外挿され、その第1ヨークに沿って移動可能に構成された筒状の駆動コイルと、を備え、前記駆動コイルに前記マグネットの発生する磁束と直交するように電流を流すことで、前記レンズホルダを前記ガイド軸に沿って駆動するように構成され、前記第2ヨークの前記第1ヨークからの延出方向及び前記マグネットの磁化方向が、当該レンズ鏡筒の正姿勢において、それぞれほぼ鉛直方向になるように構成されたことを特徴とするレンズ鏡筒が提供される。
尚、ここでいう「内部レンズ機構」は、各レンズ,レンズホルダ,ガイド軸,リニア駆動装置,磁気回路,絞り機構,駆動用モータその他の鏡筒内部に配置される機構を含むが、例えば絞り機構については、その一部が鏡筒外に露出して設けられていてもよい。
また、ここでいう「レンズ鏡筒の正姿勢」とは、レンズ鏡筒における内部レンズ機構の配置方向を示すために便宜的に用いる表現であって、レンズ鏡筒ひいてはこれが収容される光学機器が正しく縦置きにされた場合の状態を意味する。
このようなレンズ鏡筒によれば、その正姿勢において、リニア駆動装置における磁気回路の第2ヨークが第1ヨークからほぼ鉛直方向に延出する。つまり、磁気回路において第1ヨーク,マグネット,第2ヨークが順に配列される方向をほぼ鉛直方向にとっている。このため、磁気回路の高さ方向よりも幅方向の大きさを小さくすることができる。
また、マグネットの磁化方向がほぼ鉛直方向となり、かつ、その上下面が第1ヨーク及び第2ヨークによって包囲されるように配置されているため、レンズホルダの駆動中に発生した磁束は、両ヨークにより遮られていない磁気回路の開放面(側面)から延出し、水平方向に広がるようになる。その結果、磁気回路に対して鉛直方向でかつ光軸を含む水平面に対して反対側に駆動用モータを配置した場合、その磁気回路の漏洩磁束が駆動用モータに到達するのを防止又は抑制することができる。
本発明のレンズ鏡筒によれば、磁気回路の高さ方向よりも幅方向の大きさを小さくすることができるため、レンズ鏡筒やそれが適用される光学機器において、その持ち易さ等の観点から特に要請される幅方向の小型化を実現することができる。
また逆に、レンズ鏡筒の幅方向のスペースに余裕ができるため、内部の絞り機構の幅を大きくとることができる。このため、例えばその絞り機構の羽根をガイドするためのレールを複数本設けることもでき、安定した絞り動作を行わせることができる。
また、マグネットの磁化方向をほぼ鉛直方向にすることで、磁気回路からの漏洩磁束が絞り機構の駆動用モータに及ぶのを防止又は抑制することができるため、その漏洩磁束の影響による絞り機構の誤作動を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、本発明をビデオカメラのレンズ鏡筒に適用したものである。図1は本実施の形態のレンズ鏡筒におけるズームレンズ駆動部の主要部の構成を表す内部斜視図であり、図2は、そのレンズ鏡筒のズームレンズ前方からみた横断面図である。尚、以下の説明では、便宜上、図1における光軸方向(図中一点鎖線)を基準に図中右方を前方、図中左方を後方と表現することがある。また、各図においては、レンズ鏡筒が正姿勢に置かれた状態を表しており、図中X方向が光軸方向,図中Y方向が光軸に垂直な水平方向,図中Z方向が鉛直方向をそれぞれ表している。
図1に示すように、本実施の形態のレンズ鏡筒は、直方体筒状の鏡筒1の内部に、ズームレンズ2(可動レンズ)及びこれを保持するレンズホルダ3を含むレンズユニット4,光軸にほぼ平行に延びてレンズユニット4をガイドするガイドシャフト51,52(ガイド軸),レンズユニット4をガイドシャフト51,52に沿って光軸方向に駆動するリニア駆動装置5,後述する絞り機構を駆動する絞りユニット10等を収容して構成されている。尚、同図においては、便宜上ズームレンズ2近傍の構造のみを表しているが、ズームレンズ2の前後にはフォーカスレンズその他のレンズ群,絞り機構,CCDなどの内部レンズ機構が配設され、これらの光学系により後方の結像面上に撮影された物体像を形成するように構成されている。
レンズホルダ3は、図2にも示すように、板状の本体の中央部にズームレンズ2の保持部を有し、幅方向の一端縁近傍に後方に延出してガイドシャフト51を内挿する筒状のスリーブ部3aが設けられ、幅方向の他端縁近傍にガイドシャフト52を挿通するガイド溝3bが設けられている。レンズホルダ3は、スリーブ部3aとガイドシャフト51との嵌合により光軸方向の移動がガイドされ、ガイド溝3bとガイドシャフト52との係合によりそのガイドシャフト51を中心とした回転が阻止されている。また、レンズホルダ3の上端角隅部には水平方向後方に少量突出したフランジ部3cが形成されており、そのフランジ部3cの上面に筒状の駆動コイル6が固定されている。この駆動コイル6は、その前端部でフランジ部3cに接着されており、後方に延出するように設けられている。
また、鏡筒1内には、ガイドシャフト51に平行に延びる長尺状のサイドヨーク7(第1ヨーク)が固定されており、そのサイドヨーク7の光軸を含む水平面とは反対側の面(図中上面)にはコの字状のメインヨーク8(第2ヨーク)の両先端が連結され、長尺環状のヨーク部を形成している。これらサイドヨーク7とメインヨーク8との間には、メインヨーク8の長手方向に沿ってマグネット9が装着されている。このマグネット9はレンズホルダ3の駆動方向と垂直な方向に磁化されており、これらマグネット9,メインヨーク8及びサイドヨーク7によって磁気回路が形成されている。
本実施の形態において、メインヨーク8,サイドヨーク7,マグネット9,駆動コイル6の断面は、それぞれ長辺が0.5mm〜2mm、短辺が0.2〜1.2mmの長方形状となるように形成されており、駆動コイル6のサイドヨーク7に沿った方向の長さが1mm〜5mmとなるように形成されている。その結果、図1及び図2に示すように、リニア駆動装置5の幅aが1mm〜4mm,高さbが1mm〜6mmとなり、駆動コイル6の長手方向の長さcが1mm〜5mmとなる。そして、この寸法形状で推力定数0.2N/A以上を実現している。
また、メインヨーク8は、サイドヨーク7に対して鉛直方向(図中Z方向)に立設され、メインヨーク8,マグネット9及びサイドヨーク7が、ガイドシャフト51を通る鉛直線上に配置されている。また、鏡筒1の上面位置には長尺状のスリット1aが設けられており、メインヨーク8をその両端からスリット1aに挿入嵌合することにより、サイドヨーク7に対して固定されるように構成されている。
上記駆動コイル6は、上記磁気回路を構成するヨーク部においてマグネット9と所定の間隔をあけつつサイドヨーク7に外挿され、サイドヨーク7に沿って移動可能になっており、駆動コイル6にマグネット9の発生する磁束と直交するように電流を流すことで電磁力を発生させ、レンズホルダ3をガイドシャフト51,52に沿って駆動するように構成されている。つまり、駆動コイル6と上記磁気回路により、レンズユニット4を光軸方向に駆動するリニア駆動装置5が構成されている。
また、レンズユニット4の後方には、絞りユニット10が設けられている。この絞りユニット10は、外部からの入射光の光量を調整する絞り機構と、光軸を含む水平面に対してリニア駆動装置5とは反対側に設けられて絞り機構を駆動するガルバノメータ11(駆動用モータ)と、このガルバノメータ11の前方で絞り機構を収容するケース12とから構成されている。
図3に絞りユニット10の前方からみたレンズ鏡筒の断面図を示すように、この絞り機構は、絞り値を適正に調整するための2枚の板状の羽根13,14と、その前方に設けられて光量の微調整を行うNDフィルタ15とを有する。これら2枚の羽根13,14の各両端縁近傍には、鉛直方向に延びるスリットがそれぞれ平行に設けられ、各羽根13,14のスリットには、光軸に平行に設けられたそれぞれ2本のガイドレール16a,16b及び17a,17bが挿通されている。この絞り機構においては、ガルバノメータ11の回転により図示しないギヤ機構により羽根13,14が鉛直方向に動き、その相対的な位置関係によって入射する光の量を調整するようになっている。
以上に説明したように、本実施の形態のレンズ鏡筒によれば、レンズ鏡筒の正姿勢においてマグネット9の磁化方向がほぼ鉛直方向になるように構成されているため、レンズホルダ3の駆動中にマグネット9から発生し、メインヨーク8及びサイドヨーク7に沿って漏洩した漏洩磁束(図中太い実線)は、水平方向に広がるようになる。図4は、このレンズ鏡筒の横断面図を表し、リニア駆動装置5の磁束の流れを示している。この結果、その漏洩磁束が光軸を含む水平面に対して反対側にあるガルバノメータ11に到達するのを防止又は抑制することができ、ガルバノメータ11の誤動作を防止することができる。その結果、絞り機構を正常に動作させることができる。
また、メインヨーク8,マグネット9及びサイドヨーク7を、ガイドシャフト51を通る鉛直線上に配置して磁気回路の幅方向の大きさを小さくし、さらに、この磁気回路と駆動コイル6から構成されるリニア駆動装置5を、光軸方向からみて鏡筒1内の4隅の一つに形成された空きスペースに設けるようにした。このため、レンズ鏡筒においてその持ち易さ等の観点から特に要請される幅方向の小型化を実現することができる。
また、磁気回路をガイドシャフト51を通る鉛直線上に配置してこのガイドシャフト51に近づけることにより、レンズホルダ3へのガイドシャフト51周りのモーメント力を小さくすることができ、レンズホルダ3の安定した駆動を実現することができる。
また、このように磁気回路の幅方向の大きさを小さくできるため、その分、レンズ鏡筒の幅方向のスペースに余裕ができ、内部の絞り機構の幅を大きくとることができる。このため、絞り機構の羽根をガイドするためのガイドレールを、その羽根一つあたりレンズ鏡筒の幅方向に複数本(本実施の形態では2本)設けることもでき、羽根の安定したガイドによる安定した絞り動作を行わせることができる。
さらに、レンズホルダ3と駆動コイル6との間の接着塗布面を水平な向きに配置したため、レンズ鏡筒の製造工程における接着乾燥中に接着剤が流れ落ちることを防止することができる。
また、メインヨーク8を挿入するためのスリット1aを鏡筒1の上面に設けたため、そのメインヨーク8のサイドヨーク7への組付作業を視認性の良い上方から行うことができ、その組付作業の作業性が向上する。また、磁気回路やガルバノメータ11などの駆動源から発生した熱がスリット1aを介して鏡筒1外に逃げ易くなるため、レンズ鏡筒の冷却性能が向上する。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神の範囲内での変化変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記実施の形態では、ズームレンズの駆動機構を例に説明したが、フォーカスレンズその他の可動レンズについて同様の駆動機構を適用することができる。
また、上記実施の形態では、磁気回路によってズームレンズのレンズホルダ3のみを駆動する態様について説明したが、磁気回路を光軸に平行な方向に延長し、フォーカスレンズのレンズホルダをも駆動する共用の磁気回路ひいてはリニア駆動装置として構成することもできる。
また、上記実施の形態では、絞り機構の駆動用モータとしてガルバノメータ11を用いた例を示したが、ステッピングモータその他の駆動モータを用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
さらに、本発明のレンズ鏡筒は、ビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラその他のカメラ等の撮影装置や拡大鏡等の観察装置などの光学機器に適用することも可能である。
可動レンズを光軸に沿って駆動するリニア駆動装置と、絞り機構を駆動する駆動モータとを内部に収容したレンズ鏡筒、及びそのレンズ鏡筒を備えた光学機器に適用することができる。
本発明の実施の形態にかかるレンズ鏡筒における主要部の構成を表す内部斜視図である。 レンズ鏡筒のズームレンズ前方からみた横断面図である。 レンズ鏡筒の絞りユニット周辺を表す横断面図である。 実施の形態のレンズ鏡筒による効果を表す説明図である。 従来のレンズ鏡筒の構成例を表す内部斜視図である。 従来のレンズ鏡筒のズームレンズ前方からみた横断面図である。 従来のレンズ鏡筒の問題点を表す説明図である。
符号の説明
1……鏡筒、1a……スリット、2……ズームレンズ、3……レンズホルダ、3a……スリーブ部、3b……ガイド溝、3c……フランジ部、4……レンズユニット、5……リニア駆動装置、6……駆動コイル、7……サイドヨーク、8……メインヨーク、9……マグネット、10……絞りユニット、11……ガルバノメータ、12……ケース、13,14……羽根、15……NDフィルタ、16,17……ガイドレール、51,52……ガイドシャフト

Claims (10)

  1. 内部レンズ機構を収容する筒体からなる鏡筒と、
    前記鏡筒内に配置された可動レンズを保持するレンズホルダを、光軸にほぼ平行に延びるガイド軸に沿って駆動させるためのリニア駆動装置と、
    光軸を含む水平面に対して前記リニア駆動装置とは反対側に設けられ、外部からの入射光の光量を調整する絞り機構を駆動するための駆動用モータと、
    を備えたレンズ鏡筒であって、
    前記リニア駆動装置は、
    前記鏡筒内に固定されると共に前記ガイド軸に平行に延びる長尺状の第1ヨークと、前記第1ヨークに連結されて長尺環状のヨーク部を形成する第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に両ヨークの一方に沿って固定されると共に前記第1ヨークに平行に延び、前記レンズホルダの駆動方向と垂直な方向に磁化されたマグネットとからなる磁気回路と、
    前記レンズホルダに固定される一方、前記ヨーク部において前記マグネットと所定の間隔をあけつつ前記第1ヨークに外挿され、その第1ヨークに沿って移動可能に構成された筒状の駆動コイルと、
    を備え、前記駆動コイルに前記マグネットの発生する磁束と直交するように電流を流すことで、前記レンズホルダを前記ガイド軸に沿って駆動するように構成され、
    前記第2ヨークの前記第1ヨークからの延出方向及び前記マグネットの磁化方向が、当該レンズ鏡筒の正姿勢において、それぞれほぼ鉛直方向になるように構成されたことを特徴とするレンズ鏡筒。
  2. 前記磁気回路が、当該レンズ鏡筒の正姿勢において、前記ガイド軸を通る鉛直線上に配置されていることを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記絞り機構は、前記駆動用モータとしてのガルバノメータの駆動により複数枚の羽根を動作させる機構として構成されたことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  4. 前記絞り機構は、前記駆動用モータとしてのステッピングモータの駆動により複数枚の羽根を動作させる機構として構成されたことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  5. 内部レンズ機構を収容する筒体からなる鏡筒と、
    前記鏡筒内に配置された可動レンズを保持するレンズホルダを、光軸にほぼ平行に延びるガイド軸に沿って駆動させるためのリニア駆動装置と、
    光軸を含む水平面に対して前記リニア駆動装置とは反対側に設けられ、外部からの入射光の光量を調整する絞り機構を駆動するための駆動用モータと、
    を有するレンズ鏡筒を備え、前記可動レンズとしての移動レンズ群を含む光学系により結像面上に物体像を形成するように構成され、前記移動レンズ群を前記リニア駆動装置により駆動する光学機器であって、
    前記リニア駆動装置は、
    前記鏡筒内に固定されると共に前記ガイド軸に平行に延びる長尺状の第1ヨークと、前記第1ヨークに連結されて長尺環状のヨーク部を形成する第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に両ヨークの一方に沿って固定されると共に前記第1ヨークに平行に延び、前記レンズホルダの駆動方向と垂直な方向に磁化されたマグネットとからなる磁気回路と、
    前記レンズホルダに固定される一方、前記ヨーク部において前記マグネットと所定の間隔をあけつつ前記第1ヨークに外挿され、その第1ヨークに沿って移動可能に構成された筒状の駆動コイルと、
    を備え、前記駆動コイルに前記マグネットの発生する磁束と直交するように電流を流すことで、前記レンズホルダを前記ガイド軸に沿って駆動するように構成され、
    前記第2ヨークの前記第1ヨークからの延出方向及び前記マグネットの磁化方向が、当該レンズ鏡筒の正姿勢において、それぞれほぼ鉛直方向になるように構成されたことを特徴とする光学機器。
  6. 前記リニア駆動装置を、光軸方向からみて前記鏡筒内の4隅のいずれかに設けたことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  7. 前記絞り機構を構成する2枚の羽根をガイドするためのレールを、前記鏡筒の幅方向に2本配置したことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  8. 前記駆動コイルは前記レンズホルダに接着剤により固定され、両者の接着塗布面を水平な向きに配置したことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  9. 前記第2ヨークがコの字状をなし、
    前記鏡筒には、当該レンズ鏡筒が正姿勢にあるときの上面位置にスリットが設けられ、
    前記第2ヨークをその両端側から前記スリットに挿入嵌合することにより、前記第1ヨークに対して固定されるように構成されたことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。
  10. カメラのレンズ鏡筒として構成され、
    前記第1ヨーク,前記第2ヨーク,前記マグネット,前記駆動コイルの断面が、それぞれ長辺が0.5mm〜2mm、短辺が0.2〜1.2mmの長方形状となるように形成されると共に、前記駆動コイルの前記第2ヨークに沿った方向の長さが1mm〜5mmとなるように形成されることにより、前記リニア駆動装置の推力定数として0.2N/A以上を実現するように構成されたことを特徴とする請求項1記載のレンズ鏡筒。

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