JP2014085477A - ラック組立体、光学装置およびラック機構の製造方法 - Google Patents

ラック組立体、光学装置およびラック機構の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ラック組立体の生産性を向上させる。
【解決手段】ラック組立体であって、ラック歯が突出するラック面を有するラック部材と、ラック部材を変位可能に支持する支持部材と、ラック部材を、ラック歯の突出方向に付勢する付勢部材と、ラック歯と離間した位置からラック歯に送りねじを噛み合わせる場合に、ラック歯のフランクおよび頂部のいずれかが、ラック部材の他の部分よりも先に送りねじに当接する向きに、付勢部材の付勢力に抗して、ラック部材を位置決めする位置決め部材とを備える。
【選択図】図5

Description

本発明は、ラック組立体、光学装置およびラック機構の製造方法に関する。
ラックと送りねじとを組み合わせたレンズ駆動装置がある(特許文献1参照)。
[特許文献1] 特開2009−205106号公報
レンズ駆動装置の組み立てにおいてラックと送りねじとを噛み合わせる過程で、ラックに当接した送りねじがラック側の部材を傷める場合がある。
本発明の第一態様においては、ラック歯が突出するラック面を有するラック部材と、ラック部材を変位可能に支持する支持部材と、ラック部材を、ラック歯の突出方向に付勢する付勢部材と、ラック歯と離間した位置からラック歯に送りねじを噛み合わせる場合に、ラック歯のフランクおよび頂部のいずれかが、ラック部材の他の部分よりも先に送りねじに当接する向きに、付勢部材の付勢力に抗して、ラック部材を位置決めする位置決め部材とを備えるラック組立体が提供される。
本発明の第二態様においては、上記ラック組立体を備える光学機器が提供される。
本発明の第三態様においては、ラック歯が突出するラック面を有するラック部材と、ラック歯に噛み合う送りねじと、ラック歯を送りねじに向かって付勢する付勢部材とを備えるラック機構の製造方法であって、ラック歯のフランクおよび頂部のいずれかが、ラック部材の他の部分よりも先に送りねじに当接する向きに、付勢部材の付勢力に抗して、ラック部材を位置決めする位置決め部材を設ける段階と、位置決め部材に位置決めされたラック部材のラック歯に対して送りねじを接近させてラック歯に噛み合わせる段階とを備えるラック機構の製造方法が提供される。
上記発明の概要は、この発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。
カメラシステム100の模式的断面図である。 ラック機構400の斜視図である。 ラック機構400の斜視図である。 レンズユニット200の部分断面図である。 レンズユニット200の部分拡大図である。 レンズユニット200の部分拡大図である。 レンズユニット200の部分断面図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。下記の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、カメラシステム100の模式的断面図である。カメラシステム100は光学機器の一例であり、レンズユニット200およびカメラボディ300を備える。
レンズユニット200は、一端に設けられたレンズ側マウント部208によりカメラボディ300に結合される。なお、記載を簡潔にする目的で、下記の説明においては、カメラボディ300に装着されたレンズユニット200に対して物体側を、カメラシステム100の前側または先側と記載する。また、レンズユニット200に対して物体から遠い側を、カメラシステム100における後側または背面側と記載する。
レンズユニット200は、光軸Xに沿って配置された第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240を含む光学系を備える。第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240は、それぞれレンズ保持枠212、222、232、242に個別に保持される。また、レンズユニット200は、固定筒201、操作環202、直進筒203、先筒204、カム筒205、案内筒206、第一移動枠207および第二移動枠209を含む鏡筒を備える。
固定筒201は、後端にレンズ側マウント部208を有する。レンズ側マウント部208をカメラボディ300前面のボディ側マウント部360と結合させることにより、固定筒201は、カメラボディ300に対して固定される。
なお、レンズ側マウント部208およびボディ側マウント部360の結合は解除できる。よって、カメラボディ300は、規格に適合するレンズ側マウント部208を有する他のレンズユニット200と組み合わせても使用できる。
レンズユニット200において、操作環202は、固定筒201の外周面に配される。操作環202は、レンズユニット200の光学系を変倍させる場合に、ユーザにより回転操作される。
操作環202は、内面に形成されたカム溝、直溝等により、直進筒203およびカム筒205に係合する。操作環202が回転した場合、直進筒203は、固定筒201に対して光軸X方向に移動する。また、カム筒205は、操作環202と共に回転しつつ、直進筒203に連れ従って光軸X方向に移動する。
なお、カム筒205の内側に位置する案内筒206は、固定筒201に結合されて固定筒201に対して移動しない。よって、カム筒205は、案内筒206に対しても移動する。
先筒204は、直進筒203およびカム筒205にそれぞれ係合して支持される。これにより、先筒204は、直進筒203およびカム筒205の固定筒201に対する移動に連れ従って光軸X方向に移動する。
更に、先筒204は、回転することなく光軸X方向に移動する直進筒203と、回転しつつ移動するカム筒205との間で駆動されて、直進筒203およびカム筒205に対しても移動する。先筒204は、第一レンズ群210を保持するレンズ保持枠212を先端に支持しているので、先筒204の移動に伴って第一レンズ群210も光軸X方向に移動する。
第一移動枠207および第二移動枠209は、カム筒205に形成されたカム溝に係合するカムフォロワをそれぞれ有して、カム筒205の回転に伴って固定筒201に対して光軸X方向に個別に移動する。これにより、第一移動枠207は、第二レンズ群220を保持したレンズ保持枠222を光軸光方向移動させる。また、第二移動枠209は、第三レンズ群230および第四レンズ群240を保持するレンズ保持枠232、242を間接的または直接的に連結して、第三レンズ群230および第四レンズ群240を光軸X方向移動させる。
このように、操作環202が回転操作された場合、第一レンズ群210、第二レンズ群220、第三レンズ群230および第四レンズ群240が固定筒201に対して移動する。これにより、レンズユニット200に形成された光学系の倍率が変化する。
更に、第三レンズ群230を保持するレンズ保持枠232は、第二移動枠209に固定された送りねじ組立体270により駆動されて、第二移動枠209に対して更に移動可能に支持される。送りねじ組立体270は、ステッピングモータ272、送りねじ274およびフレーム276を有する。
フレーム276は、ステッピングモータ272および送りねじ274を一体的に支持し、レンズ保持枠242に対して固定される。ステッピングモータ272は、送りねじ274を回転駆動する。送りねじ274は、ラック部材290を介してレンズ保持枠232と係合する。
これにより、レンズ保持枠232に保持された第三レンズ群230を、第四レンズ群240を保持したレンズ保持枠242に対して相対移動させることができる。レンズユニット200において第三レンズ群230が移動した場合、レンズユニット200の光学系の焦点位置が変化する。よって、カメラボディ300側からの信号に基づいてステッピングモータ272を電気的に制御することにより、レンズユニット200を合焦させることができる。
カメラボディ300は、ボディ側マウント部360の後方に配されたミラーユニット370を備える。ミラーユニット370の下方には合焦光学系380が配される。ミラーユニット370の上方にはフォーカシングスクリーン352が配される。
フォーカシングスクリーン352の更に上方にはペンタプリズム354が配され、ペンタプリズム354の後方にはファインダ光学系356が配される。ファインダ光学系356の後端は、ファインダ350としてカメラボディ300の背面に露出する。
ミラーユニット370の後方には、シャッタユニット310、ローパスフィルタ332、撮像素子330、基板320および表示部340が順次配される。液晶表示板等により形成される表示部340は、カメラボディ300の背面に表われる。基板320には、制御部322および画像処理部324等が実装される。
ミラーユニット370は、メインミラー371およびサブミラー374を含む。メインミラー371は、メインミラー回動軸373により軸支されたメインミラー保持部372に支持される。
サブミラー374は、サブミラー回動軸376により軸支されたサブミラー保持部375に支持される。サブミラー保持部375は、メインミラー保持部372に対して回動する。よって、メインミラー保持部372が回動した場合、サブミラー保持部375もメインミラー保持部372と共に変位する。
メインミラー保持部372の前端が降下した場合、メインミラー371は、レンズユニット200から入射した入射光束上に斜めに位置する。メインミラー保持部372が上昇した場合、メインミラー371は、入射光束を避けた位置に退避する。
メインミラー371が入射光束上に位置する場合、レンズユニット200を通じて入射した入射光束は、メインミラー371に反射されてフォーカシングスクリーン352に導かれる。フォーカシングスクリーン352は、レンズユニット200の光学系と共役な位置に配されて、レンズユニット200の光学系が形成した像を可視化する。
フォーカシングスクリーン352上の像は、ペンタプリズム354およびファインダ光学系356を通じてファインダ350から観察される。ここで、ペンタプリズム354を通じて像を観察することにより、ファインダ350からは正立正像を観察できる。
測光センサ390は、ファインダ光学系356の上方に配され、分岐されさた入射光束の一部を受光する。測光センサ390は、被写体輝度を検出して、制御部322に撮影条件の一部である露出条件を算出させる。
メインミラー371は、入射光束の一部を透過するハーフミラー領域を有する。サブミラー374は、ハーフミラー領域から入射した入射光束の一部を、合焦光学系380に向かって反射する。合焦光学系380は、入射した入射光束の一部を焦点検出センサ382に導く。これにより、制御部322は、レンズユニット200の光学系を合焦させる場合に移動するレンズの目標位置を決定する。
上記のようなレンズユニット200およびカメラボディ300を備えるカメラシステム100においてレリーズボタンが半押しされると、焦点検出センサ382および測光センサ390が有効になり、被写体像を適切な撮影条件で撮影できる状態になる。次いで、レリーズボタンが全押しされると、メインミラー371およびサブミラー374が退避位置に移動して、シャッタユニット310が開く。これにより、レンズユニット200から入射した入射光束は、ローパスフィルタ332を通過して、撮像素子330に入射する。
図2および図3は、レンズユニット200内に形成されたラック機構400の斜視図である。図2は、ラック機構400を、レンズユニット200の先端側から見下ろした様子を示す。図3は、ラック機構400を、レンズユニット200の後端側から見あげた様子を示す。図2および図3において共通な要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
ラック機構400は、送りねじ組立体270と第三レンズ群組立体410とを組み合わせて形成される。送りねじ組立体270は、ステッピングモータ272、送りねじ274およびフレーム276を含む。
送りねじ組立体270において、フレーム276は、送りねじ274の両端を回転可能に保持する。また、フレーム276の一端は、ステッピングモータ272に結合される。これにより、ステッピングモータ272、送りねじ274およびフレーム276は一体化される。よって、フレーム276を固定することにより、送りねじ組立体270全体を固定できる。
なお、フレーム276には、位置決め穴277とねじ穴279とが設けられる。位置決め穴277は、突起状の他の部材と嵌合することにより送りねじ組立体270の位置を決める。ねじ穴279は、送りねじ組立体270を固定する場合にねじを挿通させる。
ラック機構400において、第三レンズ群組立体410は、第三レンズ群230、レンズ保持枠232およびラック部材290を含む。レンズ保持枠232は、嵌合部234、係合部236および支持部238を一体的に備える。
レンズ保持枠232は、一対の案内軸237に摺動可能に支持される。一対の案内軸237は、第二移動枠209の内部に、光軸Xと平行に固定される。一対の案内軸237の一方は、レンズ保持枠232の嵌合部234と嵌合する。一対の案内軸237の他方は、レンズ保持枠232の係合部236と係合する。これにより、レンズ保持枠232は、光軸Xと平行に移動可能に支持される。
また、支持部238は、嵌合部234に隣接して配される。支持部238は、ラック部材290の回動軸296を、光軸Xと平行な方向に軸支する。よって、ラック部材290は、回動軸296の周りを回動するが、光軸X方向については、レンズ保持枠232に対して変位しない。
また、支持部238に軸支されたラック部材290は、捩じりばね状の付勢部材239により、レンズ保持枠232から遠ざかる方向に付勢される。これにより、ラック部材290と送りねじ274とが噛み合った場合にがたが生じない。
ラック部材290は、ラック面292、対向部294および回動軸296を一体的に備える。回動軸296は軸状の形状を有し、ラック部材290の図中下端において、支持部238に軸支される。
ラック面292および対向部294は、ラック部材290の長手方向について、回動軸296と反対側に、互いに対向して配される。これにより、ラック部材290が送りねじ274と噛み合った場合、ラック面292および対向部294が、協働して送りねじ274を挟む。ラック部材290が送りねじ274と噛み合った場合、付勢部材239により付勢されたラック部材290は、ラック面292側が送りねじ274に押しつけられる。
上記のラック機構において、ステッピングモータ272が回転すると、送りねじ274が回転して、ラック部材290に、光軸X方向の駆動力を伝える。これにより、レンズ保持枠232は、案内軸237に沿って、光軸X方向に移動する。ステッピングモータ272の回転方向を反転させた場合は、レンズ保持枠232の移動方向も反転する。
図4は、レンズユニット200のひとつの断面を示す断面図である。図2および図3と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
図4に示す断面には、第三レンズ群230およびレンズ保持枠232と、レンズ保持枠232の駆動に関与するラック部材290とが顕れている。ただし、送りねじ組立体270は、レンズ保持枠242に対してまだ固定されていない。
このため、ラック部材290は、付勢部材239の付勢力により付勢されて、回動軸296の周りに図中時計周りに回動し、レンズ保持枠242に設けられた位置決め部275に当接している。換言すれば、位置決め部275は、付勢部材239の付勢力に抗して、ラック部材290を、予め定められた位置に位置決めしている。
レンズユニット200の組み立て過程において上記のような状態のラック部材290に送りねじ274を噛み合わせる場合、図中に矢印Aで示すように、送りねじ274をレンズユニット200の径方向に接近させる。このため、レンズ保持枠242の周面には、レンズユニット200の径方向について外側に向かって突出する一対の位置決めピン273が設けられる。
図5は、レンズユニット200の部分拡大図であり、レンズユニット200を製造する過程で、送りねじ274をラック部材290に噛み合わせる直前の状態を示す。図2から図4までと共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
送りねじ組立体270が取り付けられる前のレンズユニット200において、ラック部材290は、付勢部材239の付勢力により、位置決め部275に当接して位置決めされている。位置決めされた状態のラック部材290において、ラック歯293は、ラック面292からレンズユニット200の径方向外側に向かって突出する。これに対して、送りねじ274は、図中に点線B、Cで示すように、ラック歯293の突出方向に対向する方向からラック部材290に挿入される。
位置決め部275は、付勢部材239の付勢力に抗してラック部材290の回動を制止している。よって、レンズユニット200の径方向に進入してきた送りねじ274は、図中に点線Dで示すように、まず、ラック歯293のフランクまたは頂部に当接する。よって、ラック歯293と送りねじ274のねじ山とが最初に当接して、その後、送りねじ274は、ラック面292および対向部294の間に入り込む。
また、送りねじ274とラック歯293とが当接する直前には、図中に点線B、C、Dで示すように、送りねじ組立体270のフレーム276における位置決め穴277が、レンズ保持枠242の位置決めピン273と嵌まり合う。これにより、組付けられる送りねじ組立体270が精度よく位置決めされる。
なお、仮に付勢部材239が設けられておらず、ラック部材290が、図示の状態よりも、図中反時計周りに回動した位置にきてしまった場合は、進入してきた送りねじ274の経路上に対向部294が入り込むので、送りねじ274をラック歯293に噛み合わせることができない。よって、この場合は、作業者が、付勢部材239の付勢力に抗してラック部材290を回転させなければ、送りねじ274をラックは293に噛み合わせることができない。このため、レンズユニット200の組み立てに要する手間が増える。
また、ラック部材290が、図示の状態よりも、図中時計周りに回動した位置にある場合、進入してきた送りねじ274は、ラック歯293のフランクまたは頂部よりも先に、ラック部材290の他の部分、例えば、例えば、ラック歯293の長手方向先端面に当接する。このため、送りねじ274は、ラック歯293と噛み合うまでラック部材290をいわば押し退けて進入する。
しかしながら、送りねじ274は、例えば、ステンレス鋼等の金属により形成され、ラック部材290は樹脂により成形される。このため、送りねじ274のねじ山がラック部材290のラック歯293以外の部分に当接した状態でラック部材290を押し退けると、ラック部材290の表面を傷める場合がある。
このように、レンズユニット200においては、位置決め部275が、ラック部材290を適切な位置に位置決めしているので、作業者に手間をかけさせることなく、ラック部材290を傷めることなく、送りねじ274をラック歯293に噛み合わせることができる。
なお、対向部294におけるラック面292に対向する面の先端を面取りして、案内面295を設けてもよい。これにより、送りねじ274を、ラック歯293のフランクまたは頂部に向かってより精度よく案内できる。
また、図中に一点鎖線Tを記載して示すように、ラック部材290の長手方向について、対向部294、より詳細には案内面295の先端を、ラック面292よりも短くしてもよい。これにより、送りねじ274のラック部材290に対する進入経路に余裕をもたせ、送りねじ274をラック歯293に噛み合わせる作業を容易にすることができる。
図6は、レンズユニット200の部分拡大図であり、レンズユニット200を製造する過程で、送りねじ274をラック部材290に噛み合わせた直後の状態を示す。図2から図5までと共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
送りねじ274と噛み合ったラック部材290は、噛み合った送りねじ274に押されて、図中時計周りに僅かに回動する。これにより、ラック部材290は、レンズ保持枠242の位置決め部275から離間する。
また、送りねじ組立体270におけるフレーム276は、レンズ保持枠242の周面に密着する。このとき、レンズ保持枠242の位置決めピン273が、フレーム276の位置決め穴277に入り込んでフレーム276を精度よく位置決めする。フレーム276は、ねじ穴279に挿通されたねじにより、レンズ保持枠242の周面に固定される。
図7は、レンズユニット200のひとつの断面を示す断面図である。図6までの各図と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
図7に示す断面は、第二移動枠209と第四レンズ群240を保持するレンズ保持枠242とが組付けられた状態を示す。この状態では、第三レンズ群230を保持するレンズ保持枠232の上に第二移動枠209が配置され、ラック部材290を覆い隠しているので、外部からラック部材290を操作することはできない。
しかしながら、既に説明した通り、レンズユニット200においては、送りねじ組立体270を取り外した状態であっても、レンズ保持枠242の位置決め部275がラック部材290を位置決めしている。よって、第二移動枠209を取り外すことなく、送りねじ組立体270をレンズユニット200から着脱できる。これにより、レンズユニット200の保守性を向上させることができる。
ここまで、交換可能なレンズユニット200を備えたレンズ交換式一眼レフカメラを例にあげて説明したが、クイックリターンミラーを備えていないレンズ交換式の撮像装置であっても上記の構造を適用できる。更に、レンズユニット200とカメラボディ300が一体に形成されたカメラの他、ラック機構400により駆動する光学部材を備えた望遠鏡、測量器、顕微鏡等においても上記の構造を適用できる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
100 カメラシステム、200 レンズユニット、201 固定筒、202 操作環、203 直進筒、204 先筒、205 カム筒、206 案内筒、207 第一移動枠、208 レンズ側マウント部、209 第二移動枠、210 第一レンズ群、212、222、232、232、242 レンズ保持枠、220 第二レンズ群、230 第三レンズ群、234 嵌合部、236 係合部、237 案内軸、238 支持部、239 付勢部材、240 第四レンズ群、270 送りねじ組立体、272 ステッピングモータ、273 位置決めピン、274 送りねじ、275 位置決め部、276 フレーム、277 位置決め穴、279 ねじ穴、290 ラック部材、292 ラック面、293 ラック歯、294 対向部、295 案内面、296 回動軸、300 カメラボディ、310 シャッタユニット、320 基板、322 制御部、324 画像処理部、330 撮像素子、332 ローパスフィルタ、340 表示部、350 ファインダ、352 フォーカシングスクリーン、354 ペンタプリズム、356 ファインダ光学系、360 ボディ側マウント部、370 ミラーユニット、371 メインミラー、372 メインミラー保持部、373 メインミラー回動軸、374 サブミラー、375 サブミラー保持部、376 サブミラー回動軸、380 合焦光学系、382 焦点検出センサ、390 測光センサ、400 ラック機構、410 第三レンズ群組立体

Claims (6)

  1. ラック歯が突出するラック面を有するラック部材と、
    前記ラック部材を変位可能に支持する支持部材と、
    前記ラック部材を、前記ラック歯の突出方向に付勢する付勢部材と、
    前記ラック歯と離間した位置から前記ラック歯に送りねじを噛み合わせる場合に、前記ラック歯のフランクおよび頂部のいずれかが、前記ラック部材の他の部分よりも先に前記送りねじに当接する向きに、前記付勢部材の付勢力に抗して、前記ラック部材を位置決めする位置決め部材と
    を備えるラック組立体。
  2. 前記ラック部材は、前記ラック面に対向して配され、前記ラック歯にかみ合う送りねじを前記ラック面と協働して挟む対向部を更に備え、
    前記対向部は、前記ラック歯に噛み合うべく前記ラック面に接近する送りねじを案内する案内面を有する請求項1に記載のラック組立体。
  3. 前記案内面は前記対向部の先端に配され、前記案内面の先端は、前記ラック歯の突出方向について、前記ラック歯と対向する位置に配される請求項2に記載のラック組立体。
  4. 前記支持部材は、前記送りねじの接近方向を案内する案内部を更に有する請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のラック組立体。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のラック組立体を備えた光学装置。
  6. ラック歯が突出するラック面を有するラック部材と、前記ラック歯に噛み合う送りねじと、前記ラック歯を前記送りねじに向かって付勢する付勢部材とを備えるラック機構の製造方法であって、
    前記ラック歯のフランクおよび頂部のいずれかが、前記ラック部材の他の部分よりも先に前記送りねじに当接する向きに、前記付勢部材の付勢力に抗して、前記ラック部材を位置決めする位置決め部材を設ける段階と、
    前記位置決め部材に位置決めされた前記ラック部材の前記ラック歯に対して前記送りねじを接近させて前記ラック歯に噛み合わせる段階と
    を備えるラック機構の製造方法。
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