JP2017182046A - レンズ鏡筒およびカメラ装置 - Google Patents

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英夫 大西
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Abstract

【課題】ズーム操作においてマニュアル時の高追従性と電動動作時の静音高速性を両立できるレンズ鏡筒の提供。【解決手段】固定枠101と、固定枠101に対して回転可能な環状の操作リング102と、操作リング102と連動し、固定枠101に対して回転する駆動枠103と、駆動枠103の回転に基づき、保持するレンズとともに光軸方向に沿って移動する移動枠104と、駆動枠103の一方に固定され、周方向に並んで配置される複数のコイル151からなるコイル列105と、固定枠101に固定され、周方向に並んで配置される複数の磁石161からなる磁石列106とを備え、コイル列105に電流を供給することで、電磁力により駆動枠103回転させ、移動枠104を光軸AX方向に沿って駆動するレンズ鏡筒。【選択図】図1

Description

本発明は、レンズ鏡筒およびレンズ鏡筒を備えるカメラ装置に関する。
従来、レンズ鏡筒においてズーム駆動を電動で行わせる場合、直流モータとギアとを組み合わせてレンズをレンズ鏡筒内で移動させるものがある。しかしながら、直流モータとギアとの組み合わせの場合、レンズ鏡筒が大きくなり発生する音も大きくなる。また、比較的静音化が可能なレンズ鏡筒として超音波モータなどを用いることも提案されている。さらに、特許文献1に記載のように、回転型アクチュエータが採用されたレンズ鏡筒も提案されている。
特開2010−11572号公報
本開示は、小型化が可能なレンズ鏡筒および当該レンズ鏡筒を備えたカメラ装置を提供することを目的とする。
本開示にかかるレンズ鏡筒は、筒状の固定枠と、固定枠の外方に固定枠と同軸上に配置され、固定枠に対して回転可能な環状の操作リングと、固定枠の内方に固定枠と同軸上に配置され、操作リングと連動し、固定枠に対して回転する駆動枠と、駆動枠の回転に基づき、保持するレンズとともに光軸方向に沿って移動する移動枠と、固定枠、および、駆動枠の一方に固定され、周方向に並んで配置される複数のコイルからなるコイル列と、固定枠、および、駆動枠の他方に固定され、周方向に並んで配置される複数の磁石からなる磁石列と、を備える。そして、コイル列に電流を供給することで、電磁力により駆動枠を固定枠に対して回転させ、移動枠を光軸方向に沿って駆動する。
本開示によれば、小型化が可能なレンズ鏡筒、カメラ装置とすることができる。
図1は、実施の形態1にかかるレンズ鏡筒を断面で示す図である。 図2は、実施の形態1にかかるレンズ鏡筒をカメラ装置の交換レンズとしてカメラ本体に取り付けた状態を示す斜視図である。 図3は、図1の状態から駆動枠を回転させて移動枠を光軸方向の他の位置に移動させた状態を断面で示す図である。 図4は、実施の形態1にかかるコイル列を駆動枠と共に像側から示す平面図である。 図5は、実施の形態1にかかる磁石列を固定枠と共に被写体側から示す平面図である。 図6は、実施の形態1にかかるコイル列と磁石列との関係を示す斜視図である。 図7は、実施の形態2にかかるレンズ鏡筒を断面で示す図である。 図8は、実施の形態2にかかるコイル列と磁石列との関係を示す斜視図である。 図9は、カメラ装置の機能構成を機構部と共に示すブロック図である。 図10は、変形例1にかかるコイル列と磁石列との関係を示す斜視図である。 図11は、変形例2にかかるコイル列と磁石列との関係を示す斜視図である。 図12は、変形例3にかかるコイル列と磁石列との関係を示す断面図である。 図13は、変形例4にかかるコイル列と磁石列との関係を示す断面図である。
次に、本開示に係るレンズ鏡筒、および、カメラ装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示に係るレンズ鏡筒、および、カメラ装置の一例を示したものに過ぎない。従って本開示は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
また、図面は、本開示を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態にかかるレンズ鏡筒を断面で示す図である。
図2は、本実施の形態にかかるレンズ鏡筒をカメラ装置の交換レンズとしてカメラ本体に取り付けた状態を示す斜視図である。
図1、図2に示すように、レンズ鏡筒100は、レンズ系107を内部に保持し、動作モードの設定によってマニュアル、および、電動のいずれでもレンズ系の一部を光軸方向に動作可能な装置である。レンズ鏡筒100は、固定枠101と、操作リング102と、駆動枠103と、移動枠104と、コイル列105と、磁石列106とを備えている。
なお、図1中にはレンズ鏡筒100における光軸AXが記載されている。また、光軸AX方向とは、光軸AXに沿う方向であり、本実施の形態の場合、レンズ鏡筒100の管軸と平行な方向である。また、光軸AX、または、光軸AXに平行な軸に垂直な方向を径方向と記載する。
固定枠101は、筒状の部材であり、他の部材の動作の基礎となる構造部材である。また、レンズ鏡筒100が、ミラーレスカメラなどのカメラ装置200の交換レンズであるような場合、固定枠101は、カメラ本体201に対して固定される部材となる。
本実施の形態の場合、固定枠101は、光軸AX方向の像側端部に内側に張り出した円環状の固定フランジ111を備えている。固定フランジ111は、固定枠101において磁石列106が取り付けられる部分である。
操作リング102は、固定枠101の外方に配置されており、また、固定枠101と同軸上に配置される短い環状の部材である。本実施の形態の場合、操作リング102は、固定枠101に対し固定枠101の軸と同軸上に配置され、固定枠101に対して回転可能となっている。
本実施の形態の場合、マニュアルモードにおいて、操作リング102を人の手で回転させた場合、レンズ鏡筒100のレンズを光軸AXに沿って移動させて画角を変更(ズーム)させることができるものとなっている。具体的には、操作リング102は、連結ピン121によって駆動枠103と連結されており、固定枠101の外側から操作リング102を回転させることで、固定枠101の内部に配置される駆動枠103を固定枠101に対して回転させることができるものとなっている。
駆動枠103は、固定枠101の内方に配置されており、また、固定枠101と同軸上に配置される筒状の部材である。駆動枠103は、前述したとおり操作リング102と連結ピン121を介して連動しており、操作リング102を固定枠101に対して回転させることで共に回転する。
駆動枠103は、移動枠104を移動させるためのカムとして機能する部材であり、駆動枠103の回転により移動枠104を光軸AXに沿って移動させるための螺旋状の溝(スリットも含む)が設けられている。
本実施の形態の場合、駆動枠103は、その光軸AX方向の像側端部に内側に張り出した扇型状の駆動フランジ132を備えている。駆動フランジ132は、駆動枠103において、磁石列106に対向するようにコイル列105が取り付けられる部分となっている。
移動枠104は、駆動枠103の回転に基づき、保持するレンズとともに光軸AX方向に沿って移動する全体視円環状の部材である。本実施の形態の場合、レンズ鏡筒100は、移動枠104として第一移動枠141と、第二移動枠142とを備えており、第一移動枠141は、レンズ系107を構成する第二レンズ172を保持し、第二移動枠142は第三レンズ173を保持している。
移動枠104は、カムとして機能する駆動枠103の溝131に係合するカムフォロア143を備えている。また、移動枠104のスムーズな直動を確保するために、ガイドポール144と滑り移動可能に係合している。ここで、ガイドポール144は、駆動枠103の内側に光軸AXに沿って配置される棒状の部材であり、一端が固定枠101の固定フランジ111に取り付けられ、他端が第一レンズ171の保持枠175に取り付けられている。
図3は、図1の状態から駆動枠103を回転させて第一移動枠141および第二移動枠142を光軸方向の他の位置に移動させた状態を断面で示す図である。
図3に示すように、本実施の形態の場合、レンズ鏡筒100は、駆動枠103を回転させることにより、第一移動枠141と第二移動枠142とを光軸AX方向にそれぞれ移動させ、第二レンズ172と第三レンズ173とを相互に遠ざけたり(広角にする)、近づけたり(望遠にする)して画角を変更することが可能となっている。
次に、駆動枠103を電動動作させるためのコイル列105、および、磁石列106などについて説明する。
図4は、コイル列105を駆動枠103と共に像側から示す平面図である。
図4に示すように、コイル列105は、光軸AX方向において駆動枠103の駆動フランジ132の像側に固定され、周方向に並んで配置される複数のコイル151からなる部材である。本実施の形態の場合、コイル151は、扇形状の一部を切り出した台形状に巻かれており、並べられた複数のコイル151からなるコイル列105も全体的に扇形の一部切り出した台形となっている。また、コイル列105の形状は、駆動フランジ132の形状とほぼ同じ台形になっている。これにより、コイル151を構成する電線を空間的に効率よく配線することができ、効率的に磁界を発生させることが可能となる。
また、コイル列105は、3の整数倍(本実施の形態では6個)の数のコイル151で構成され、少なくとも連続して隣り合う三つのコイル151の通電タイミングを別々に制御できるような配線が施されている。
また本実施の形態の場合、各コイル151は、コイル軸(図中Z軸方向)が光軸AXに沿う方向に配置されている。換言すれば、各コイル151のコイル軸は、後述する磁石161の配列方向と交差するように配置されている。また、コイル151は、扇形の一部を切り出した台形のボビンに電線が巻き付けられた状態で供されている。
ここで、コイル軸とは、コイルの中心軸を意味するものとして使用している。
なお本実施の形態では、コイル列105は、駆動枠103に固定され、可動子として機能しているが、コイル列105が固定枠101に固定され、固定子として機能してもかまわない。
図5は、磁石列106を固定枠101と共に被写体側から示す平面図である。
図5に示すように、磁石列106は、光軸AX方向において固定枠101の固定フランジ111の被写体側に固定されている。磁石列106は、周方向に並んで配置される複数の磁石161からなる部材である。本実施の形態の場合、磁石161は、隣接する磁石161の極が相互に異なるように配置されている。つまり、磁石列106は、いわゆる多極磁石となっている。従って、磁石列106は、周方向に所定のピッチでS極とN極とが交互に出現するものとなる。
このように、コイル列105に対して重量の重い磁石列106を固定枠101に固定することで、駆動枠103を回転させるためのトルクを低く抑えることができる。また、マニュアルモードにおいて操作リング102の動作を軽くすることが可能となる。
また、磁石列106の形状は、扇形の一部切り出した台形である。隣接する各磁石161の境界面は、光軸AXに伸びるように構成されている。
磁石161は、コイル151よりも周方向における幅が狭くなっている。つまり、図4で示した周方向におけるコイル列105の長さにおいて、配置されるコイル151の数より磁石161の数が多くなるように設定されている。本実施の形態の場合、コイル151の数は6であり、それらに対応する周方向の長さには約8個の磁石161が並んでいる。また、磁石列106のコイル列105と対向する面と反対側の面には平面視(図中XY平面)において磁石列106とほぼ同じ形状のヨーク162が設けられている。ヨーク162に複数の磁石161を固定することにより磁石列106を構造的に安定させることができ、また、コイル列105に対して強い磁場を作用させることが可能となる。
なお本実施の形態では、磁石列106は、固定枠101に固定され、固定子として機能しているが、磁石列106が駆動枠103に固定され、可動子として機能してもかまわない。
図6は、コイル列105と磁石列106との関係を示す斜視図である。
図6に示すように、コイル列105と磁石列106とは光軸AXに沿う方向に僅かな隙間を空けて平行に並んで配置される。また、コイル列105の曲率半径と磁石列106の曲率半径とは一致しており、コイル列105は、曲率円の中心を通り光軸AXに沿った軸を中心として回転するものとなっている。
また、コイル列105の面と磁石列106の面とが対向状態となっている。さらに、各磁石161のN極とS極とのピッチは、隣り合うコイル軸のピッチよりも短い。
以上の配置により、コイル列105と磁石列106とはモータ(回転アクチュエーター)として機能する。すなわち、コイル列105のコイル151のいずれかに電流を供給し、供給するコイル151を順次変更し、コイル列105から発生する磁束を変化させる。すると、磁石列106から発生する磁束とコイル列105から発生する磁束との相互作用により発生する電磁力に基づき、コイル列105が固定されている駆動枠103を、磁石列106が固定されている固定枠101に対して回転させることができる。そして、カムとして機能する駆動枠103が回転することにより、カムフォロア143を備える移動枠104が、光軸AX方向に沿って図1に示す状態から図3に示す状態の範囲で移動(往復動)し、ズーム動作を行うことが可能となる。
以上説明した実施の形態に係るレンズ鏡筒100によれば、別途直流モータや減速ギアなどが不要となり、極めて簡単な構造とすることができる。従って、電動でズーム動作を実行することができるレンズ鏡筒100でありながら、小型(特に径方向において細型)、軽量なレンズ鏡筒100を提供することが可能となる。また、コイル列105に供給する電力をオフ、または、低く抑えたマニュアルモードにおいては、操作リング102を軽く回転させることでスムーズに駆動枠103を回転させてズーム操作を実行することができる。また、コイル列105と磁石列106とが非接触であるため、電動ズームを実行している際に発生する音を低く抑えて静音化できる。また、リニアモーターのような動作であるため、超低速駆動から高速駆動まで無段階で実行することが可能となる。つまり、マニュアル操作におけるスムーズな操作性による高追随性と、電動ズーム時における静音高速ズームを両立できるレンズ鏡筒100を提供することができる。
(実施の形態2)
続いて、レンズ鏡筒100の他の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態1と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
図7は、本実施の形態にかかるレンズ鏡筒を断面で示す図である。
図7に示すように、本実施の形態にかかるレンズ鏡筒100は、実施の形態1に対し主としてコイル列105の形状、磁石列106の形状、および、これらの配置が異なっている。
固定枠101は、固定フランジ111を備えておらず、径が大きくなる方向に張り出した拡径部112を像側端部に備えている。拡径部112は、固定枠101において磁石列106が取り付けられる部分となっており、磁石列106の他、コイル列105やヨーク162を収容する空間を駆動枠103よりも径方向外側に形成する。
駆動枠103は、本実施の形態の場合、駆動フランジ132を備えておらず、光軸AX方向の像側端部の外周面にはコイル列105が固定されている。
図8は、コイル列と磁石列との関係を示す斜視図である。
図8に示すように、コイル列105は、駆動枠103の光軸方向像側部分の外周面に固定され、周方向に並んで配置される複数のコイル151で構成されている。コイル151は、矩形状に巻かれており、複数のコイル151を並べて備えるコイル列105は、円弧形状になっている。
また、コイル列105は、実施の形態1と同様に6個のコイル151で構成され、少なくとも隣り合う三つのコイル151の通電タイミングを別々に制御できるものとなっている。
また、各コイル151は、コイル軸が光軸AXと交差(本実施の形態の場合は直交)する方向に配置されている。
磁石列106は、固定枠101から径方向に張り出した拡径部112の内周面にヨーク162とともに固定され、周方向に並んで配置される複数の磁石161で構成されている。磁石161は、磁石軸が光軸AXと交差(本実施の形態の場合は直交)する方向に配置されている。
また、磁石列106の形状は、コイル列105よりも長い円弧形状である。
なお、磁石161は、実施の形態1と同様、コイル列105の長さに対応する長さには約8個の磁石161が並んでいる。また、磁石列106のコイル列105と対向する面と反対側の面には磁石列106同心円状に配置される円弧形状のヨーク162が設けられている。
図8に示すように、コイル列105と磁石列106とは径方向に僅かな隙間を空けて平行に並んで配置される。また、コイル列105の曲率半径と磁石列106の曲率半径とは一致しており、コイル列105は、曲率円の中心を通り光軸AXに沿った軸を中心として回転するものとなっている。
また、コイル151のコイル軸は光軸AXに向かう方向である。コイル列105の面と磁石列106の面とが対向状態となっている。さらに、各磁石161によって発生するN極とS極とのピッチは、隣り合うコイル軸のピッチよりも短い。
以上の配置により、コイル列105と磁石列106とはモータ(回転アクチュエータ)として機能する。すなわち、コイル列105のコイル151のいずれかに電流を供給し、供給するコイル151を順次変更し、コイル列105から発生する磁束を変化させる。すると、磁石列106から発生する磁束とコイル列105から発生する磁束との相互作用により発生する電磁力に基づき、コイル列105が固定されている駆動枠103を、磁石列106が固定されている固定枠101に対して回転させることができる。そして、カムとして機能する駆動枠103が回転することにより、カムフォロア143を備える移動枠104が、光軸AX方向に沿って、ズームを実行することが可能となる。これら一連の動作は、実施の形態1における図1に示す状態から図3に示す状態の範囲で移動(往復動)する動作と、同様である。
以上説明した実施の形態に係るレンズ鏡筒100によれば、小型(特に光軸方向において短型)のレンズ鏡筒100とできる以外は、前述した実施の形態1と同様の作用効果を奏することが可能となる。
(実施の形態3)
続いて、カメラ装置の実施の形態について説明する。なお、前述した実施の形態1、2と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1、2と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
図9は、カメラ装置の機能構成を機構部と共に示すブロック図である。
図9に示すように、カメラ装置200は、レンズ鏡筒100を備える撮像装置であって、電動制御装置202と、モード変更部203と、変更取得部204と、動作取得部205と、を備えている。
変更取得部204は、カメラ装置200が備えるモードスイッチ206を操作者が操作した場合に、モードスイッチ206からの情報を取得する処理部である。モードスイッチ206からは、電動モード、および、マニュアルモードのいずれか一方の情報が送信される。
モード変更部203は、変更取得部204が取得した情報に基づき、カメラ装置200を電動モード、および、マニュアルモードのいずれか一方に変更する処理部である。具体的には、マニュアルモードに変更された場合、コイル列105に供給する電流を電動制御装置202は、オフまたは減少させる。一方、電動モードの場合は、動作取得部205を稼働させて動作スイッチ207からの入力を受け付けるようにする。
動作取得部205は、動作スイッチ207から、動作情報を取得する処理部である。動作情報としては、例えば、レンズ鏡筒100を望遠状態にするのか、広角状態にするか、のズームに関する動作情報や、フォーカスレンズを移動させるフォーカスに関する動作情報等が挙示できる。
電動制御装置202は、電動モードにおいては、動作取得部205が取得した動作情報に基づきコイル列105に電流を供給し、駆動枠103などを動作情報に応じた回転方向に駆動する。
以上のカメラ装置200によれば、マニュアルモード時には、操作リング102を手動で回転することにより高い追従性でズーム操作やフォーカス操作などを行うことができ、電動モードにおいては、静音かつ高速にレンズの移動操作を行うことができる。
なお、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。
図10は、変形例1にかかるコイル列105と磁石列106との関係を示す斜視図である。図10に示すように、磁石列106を構成する磁石161は、磁石軸が光軸AX(図中Z軸方向)に沿うように配置されている。他方、コイル列105は、磁石列106に対して光軸AX方向に沿って並んで配置される。また、コイル列105を構成するコイル151のコイル軸は、光軸AXに交差する方向に伸びる。詳述すると、コイル151のコイル軸は、周方向に配列された磁石列106が形成する外周の接線に沿って並んで配置されている。以上の様なコイル列105と磁石列106との関係を備えたレンズ鏡筒100でも構わない。
図11は、変形例2にかかるコイル列105と磁石列106との関係を示す斜視図である。図11に示すように、磁石列106を構成する磁石161は、円環状に形成されたヨーク162と対向するように配置されている。一方、コイル列105は、磁石列106の内周側に周方向に沿って配置される。コイル列105を構成するコイル151のコイル軸は、光軸AXに交差する方向、つまり、周方向の接線に沿って並んで配置されている。以上の様なコイル列105と磁石列106との関係を備えたレンズ鏡筒100でもかまわない。
図12は、変形例3にかかるコイル列105と磁石列106との関係を示す断面図である。図13は、変形例4にかかるコイル列105と磁石列106との関係を示す断面図である。図12、図13に示すように、コイル列105を挟むように複数の磁石列106を備えてもかまわない。これにより、複数の磁石列106によって強い磁界を発生させることができ、強いトルクを発生させたり、コイル列105に供給する電流を抑制して省電力化したりすることが可能となる。
以上に説明したレンズ鏡筒は、スチルカメラやビデオカメラの交換レンズに適用できる。
100 レンズ鏡筒
101 固定枠
102 操作リング
103 駆動枠
104 移動枠
105 コイル列
106 磁石列
107 レンズ系
111 固定フランジ
112 拡径部
121 連結ピン
131 溝
132 駆動フランジ
141 第一移動枠
142 第二移動枠
143 カムフォロア
144 ガイドポール
151 コイル
161 磁石
162 ヨーク
171 第一レンズ
172 第二レンズ
173 第三レンズ
175 保持枠
200 カメラ装置
201 カメラ本体
202 電動制御装置
203 モード変更部
204 変更取得部
205 動作取得部
206 モードスイッチ
207 動作スイッチ

Claims (10)

  1. 筒状の固定枠と、
    前記固定枠の外方に前記固定枠と同軸上に配置され、前記固定枠に対して回転可能な環状の操作リングと、
    前記固定枠の内方に前記固定枠と同軸上に配置され、前記操作リングと連動し、前記固定枠に対して回転する駆動枠と、
    前記駆動枠の回転に基づき、保持するレンズとともに光軸方向に沿って移動する移動枠と、
    前記固定枠、および、前記駆動枠の一方に固定され、周方向に並んで配置される複数のコイルからなるコイル列と、
    前記固定枠、および、前記駆動枠の他方に固定され、周方向に並んで配置される複数の磁石からなる磁石列と、を備え、
    前記コイル列に電流を供給することで、電磁力により前記駆動枠を前記固定枠に対して回転させ、前記移動枠を前記光軸方向に沿って駆動する
    レンズ鏡筒。
  2. 前記コイル列と前記磁石列とは前記光軸方向に並んで配置される
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記コイル列と前記磁石列とは径方向に並んで配置される
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  4. 前記コイルのコイル軸が前記磁石の配列方向と交差する
    請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
  5. 前記コイルのコイル軸が前記磁石の配列方向の前記周方向の接線に沿っている
    請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
  6. 前記コイル列は、前記駆動枠に配置される、
    請求項1〜5のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
  7. 前記コイルは台形状に巻かれている
    請求項1〜6のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
  8. 前記コイル列を挟むように配置される複数の前記磁石列を備える
    請求項1〜7のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
  9. 前記コイル列は、前記駆動枠の前記光軸方向像側に設けられる
    請求項1〜8のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
  10. 請求項1に記載のレンズ鏡筒を備えるカメラ装置であって、
    電動モードにおいては、取得した動作情報に基づき前記コイル列に電流を供給して電磁力で前記駆動枠を駆動し、マニュアルモードにおいては、前記コイル列に供給する電流をオフまたは減少させる電動制御装置を備える
    カメラ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115966364A (zh) * 2022-11-18 2023-04-14 东莞金坤新材料股份有限公司 一种生化诊断设备用阵列式永磁体及其制造方法

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