JP4479293B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

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本発明は、内焦式の合焦機構を備え、かつ、ズーム機構を備えたレンズ鏡筒に関するものである。
従来、焦点距離によってフォーカス用のレンズの移動量が異なる内焦式ズームレンズ鏡筒においては、特許文献1に示されるように、フォーカス用レンズを駆動するフォーカスカムの使用領域をズーム操作によって移動させている。
しかし、フォーカスカムの形状を最適化すると、フォーカスの回転角、ズームの回転角の選択の自由度がなくなり、両回転角がほぼ決まってしまうという問題があった。
また、ズーム比が高倍率になるほど、レンズ群の移動量が大きくなり、フォーカスカム形状から決まったズーム回転角では、ズーム操作力量が非常に重いものになってしまうという問題があった。
この問題に対して、特許文献2では、多層式のレンズ移動構造が提案され、また、特許文献3では、一部カムリングの回転角変更構造が提案されている。
しかし、特許文献2に記載のレンズ鏡筒では、ズーム回転角に対するレンズ群の移動軌跡は、フォーカスカムが決定した時点で決まってしまうため、ズーム中の操作力量の変動がレンズ群の移動軌跡で決まってしまい、レンズ群の構成によっては、スムーズな操作が困難になるという問題があった。
また、特許文献3に記載のレンズ鏡筒では、一部カムリングの回転角を変更しているので、ズーム中の操作力量の平滑化は一部において可能ではあるが、一部のレンズ群であるため不十分であるという問題があった。さらに、特許文献3に記載のレンズ鏡筒では、ズーム操作環の回転角は、フォーカスカムで決まった回転角のままで、操作性の最適化を行えないという問題があった。
特開昭63−314511号公報 特開平10−253867号公報 特開平11−305105号公報
本発明の課題は、内焦式の合焦機構を備え、かつ、高倍率のズーム機構を備えたレンズ鏡筒であっても、ズーム操作性が良好であって、かつ、小型のレンズ鏡筒を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項1の発明は、固定筒(1)と、複数のレンズ群からなる撮影光学系(L1〜L3)と、回転操作により前記撮影光学系(L1〜L3)のうちの変倍レンズ群(L1〜L3)の相対位置関係を変更し、前記撮影光学系(L1〜L3)の撮影倍率を変更するズーム操作部材(7)と、前記変倍レンズ群(L1〜L3)のうち合焦動作を兼ねる変倍合焦レンズ群(L2)の変倍動作時の位置決めを行う位置決めカム溝部(5b)を有し、前記ズーム操作部材(7)の回転操作により光軸周りに回転するカムリング(5)と、前記変倍動作時に前記位置決めカム溝部(5b)と共に前記変倍合焦レンズ群(L2)を光軸周りに回転させながら光軸方向の位置決めを行う案内溝(4b)を有し、前記変倍動作時に前記カムリング(5)と光軸周りに相対的に回転する案内リング(4)と、前記位置決めカム溝部(5b)及び前記案内溝(4b)と係合し前記変倍合焦レンズ群(L2)の位置決めを行うカムピン部(12)を有する案内部材(3)と、前記カムピン部(12)と係合し前記変倍合焦レンズ群(L2)の光軸方向の位置を変更し合焦動作を行うための合焦カム溝部(10a)を有し、前記変倍合焦レンズ群(L2)と一体的に移動するフォーカス群移動枠(10)と、前記変倍動作時には前記フォーカス群移動枠(10)の光軸周りの回転を規制し、合焦動作時には前記フォーカス群移動枠(10)を光軸周りに回転させ合焦を行うフォーカス操作部材(8)と、を有するレンズ鏡筒。
請求項2の発明は、固定筒(1)と、ズーム操作時に回転操作されるズーム操作部材(7)と、前記固定筒の内周側に設けられた第1のカムリング(2)と、前記第1のカムリング(2)の内周側に嵌合して設けられ、光軸に沿った方向の移動量が前記第1のカムリング(2)と等しい第1の摺動枠(3)と、前記第1の摺動枠(3)と一体となって移動するように設けられたカムピン部(12)と、前記第1のカムリング(2)の内周側に設けられた第2の摺動枠(11)と、前記固定筒の外周側に設けられた第3の摺動枠(4)と、前記第3の摺動枠(4)に設けられ前記カムピン部(12)が嵌合する第1のカム溝部(4b)と、前記第3の摺動枠(4)の外周側に設けられズーム操作時に前記第1のカムリング(2)と回転量が等しくなるように設けられた第2のカムリング(5)と、前記第2のカムリング(5)に設けられ前記カムピン部(12)が嵌合する第2のカム溝部(5b)と、前記第3の摺動枠(4)の内周側に設けられたフォーカス群移動枠(10)と、前記フォーカス群移動枠(10)に設けられ前記カムピン部(12)が嵌合する第3のカム溝部(10a)と、を備え、ズーム操作時に、前記第1のカムリング(2)及び前記第2のカムリング(5)の回転量と、前記第1の摺動枠(3)及び前記カムピン部(12)の回転量とが異なるように、前記第1のカム溝部(4b)と前記第2のカム溝部(5b)と前記第3のカム溝部(10a)とのカム形状が形成されていること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項3の発明は、請求項2に記載のレンズ鏡筒において、前記第1の摺動枠(3)及び前記カムピン部(12)の回転量は、前記第1のカムリング(2)及び前記第2のカムリング(5)の回転量よりも少ないこと、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項4の発明は、請求項2又は請求項3に記載のレンズ鏡筒において、前記第1の摺動枠(3)と前記第1のカムリング(2)とに相対的なばね付勢力を与えるばね部材(13)を有すること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項5の発明は、請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載のレンズ鏡筒において、前記第1の摺動枠(3)及び前記第2の摺動枠(11)は、前記第1のカムリング(2)の同一内径の内周面に嵌合して設けられていること、を特徴とするレンズ鏡筒である。
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)位置決めカム溝部を有したカムリングと、案内溝を有した案内リングと、合焦カム溝部を有したフォーカス群移動枠と、これらのカム溝部,案内溝,合焦カム溝部と係合するカムピン部を有する案内部材とを有しているので、ズーム操作部材を操作する力量、力量変動を任意に設定ことができ、操作性をよくすることができる。
(2)ズーム操作時に、第1のカムリング及び第2のカムリングの回転量と、第1の摺動枠及びカムピン部の回転量とが異なるように、第1のカム溝部と第2のカム溝部と第3のカム溝部とのカム形状が形成されているので、ズーム操作部材を操作する力量、力量変動を任意に設定ことができ、操作性をよくすることができる。
(3)第1の摺動枠及びカムピン部の回転量は、第1のカムリング及び第2のカムリングの回転量よりも少ないので、高倍率のズームレンズ鏡筒であっても、ズーム操作部材の操作力量を軽減することができる。
(4)第1の摺動枠と第1のカムリングとに相対的なばね付勢力を与えるばね部材を有するので、溝とピン(突起部)との間に生じる隙間を一方向に付勢することができ、がたを除去することができるとともに、光学特性を安定させ、より良好な画像を得ることができる。
(5)第1の摺動枠及び第2の摺動枠は、第1のカムリングの同一内径の内周面に嵌合して設けられているので、これらを光軸方向に並列して配置することとなり、鏡筒の径を小型にすることができる。
以下に図面等を参照して、発明を実施するための最良の形態を、実施例をあげて説明する。
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図1は、本発明によるレンズ鏡筒の実施例1の断面図である。
実施例1におけるレンズ鏡筒は、不図示のカメラ本体に対して着脱自在な交換レンズであり、合焦動作時に第2レンズ群L2が光軸方向に移動することにより合焦動作を行う内焦式のズームレンズ鏡筒である。
実施例1におけるレンズ鏡筒は、第1レンズ群L1,第2レンズ群L2,第3レンズ群L3,固定筒1,第1のカムリング2,第1の摺動枠3,第3の摺動枠4,第2のカムリング5,L1摺動枠6,ズーム操作環7,フォーカス操作環8,フォーカス回転環9,フォーカス群移動枠10,第2の摺動枠11,ばね13等を有している。
第1〜第3レンズ群L1〜L3は、いずれもズーミング時に光軸方向において移動する変倍レンズ群であり、撮影光学系を形成している。
第1レンズ群L1は、L1摺動枠6に保持されている。
第2レンズ群L2は、先に述べたように、合焦動作時に光軸方向に移動する変倍合焦レンズ群であり、フォーカス群移動枠10に保持されている。
第3レンズ群L3は、第2の摺動枠11に保持されている。
固定筒1は、不図示のカメラに固定されるマウント部1cを有した部材であり、直進案内溝部1a,突起部1bを有している。
固定筒1の内周側には、第1のカムリング2が突起部1bに案内されて光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転可能に嵌合している。また、固定筒1の外周側には、第3の摺動枠4が嵌合している。
第1のカムリング2は、上述のように光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転可能なように固定筒1の内周面に嵌合している部材である。
第1のカムリング2には、カム溝部2a,直進溝部2b,案内カム溝部2cが設けられている。
第1のカムリング2の内周前側には、第1の摺動枠3が嵌合し、第1のカムリング2の内周後側(被写体側を前側、カメラ本体側を後側とする、以下同様)には、第2の摺動枠11が嵌合している。
第1の摺動枠3は、光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転可能なように、第1のカムリング2の内周前側に嵌合している案内部材である。第1の摺動枠3には、カムピン(カムピン部)12が一体的に固定されている。このカムピン12は、フォーカス群移動枠10の第3のカム溝部10a、第3の摺動枠4のカム溝部4b、第2のカムリング5のカム溝部5bに嵌合している。
第1の摺動枠3は、第1のカムリング2と間には連動の関係が全くない。したがって第1の摺動枠3の光軸方向の長さは、カムピン12を保持するのに必要な部分だけの短い筒に設定できる。したがって、後述する第2の摺動枠11に絞りユニットが設けられている場合、又は、手振れ補正のためのレンズ駆動ユニットが設けられている場合などにおいても第1の摺動枠3と第2の摺動枠11を光軸方向に並列して配置することができる。
第3の摺動枠4は、固定筒1の外周側に嵌合している案内リングであり、直進案内溝部4a,第1のカム溝部(案内溝)4b,突起部4c,円周溝部4dを有している。第1のカム溝部(案内溝)4bは、ズーミング時に第2のカム溝部5bと共に第2レンズ群L2を光軸方向に回転させながら光軸方向の位置決めを行う。突起部4cは、固定筒1の直進案内溝部1a、及び、第1のカムリング2のカム溝部2aに嵌合している。したがって、第3の摺動枠4は、光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転不可能なようになっている。
第3の摺動枠4の外周側には、第2のカムリング5が嵌合し、第3の摺動枠4の内周側には、フォーカス群移動枠10が嵌合している。
第2のカムリング5は、第3の摺動枠4の外周側に嵌合している部材であり、カム溝部5a,第2のカム溝部5b,突起部5c,円周突起部5dを有している。第2のカム溝部5bは、ズーム動作時に第2レンズ群L2位置決めを行う位置決めカム溝部として機能する。円周突起部5dは、第3の摺動枠4の円周溝部4dと係合しているので、第2のカムリング5は、第3の摺動枠4に対し光軸方向に移動不可能かつ光軸まわりに回転可能となっている。
第2のカムリング5の外周側には、L1摺動枠6が嵌合している。
L1摺動枠6は、第1レンズ群L1を保持する部材であり、第2のカムリング5の外周側に嵌合している。L1摺動枠6には、突起部6aが設けられており、この突起部6aは、第3の摺動枠4の直進案内溝部4a、及び、第2のカムリング5のカム溝部5aに嵌合している。したがって、L1摺動枠6は、光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転不可能となっている。
ズーム操作環7は、焦点距離変更動作を行うときに回転操作されるズーム操作部材であり、光軸方向に移動不可能かつ光軸まわりに回転可能なように固定筒1の最外周前側に嵌合している。
ズーム操作環7には、突起部7aが設けられ、この突起部7aは、第1のカムリング2の直進溝部2bに嵌合している。また、ズーム操作環7には、直進溝7bが設けられ、第2のカムリング5の突起部5cが係合している。したがって、ズーム操作環7が回転操作されると、その回転角と等しい角度だけ第1のカムリング2及び第2のカムリング5が回転する。
ここで、ズーム操作環7のワイド(広角端)からテレ(望遠端)までの回転角θ1 は、カムピン12がワイドからテレまでに回転する回転角θ2 (後述)よりも大きな角度となるように設定されている。具体的には、実施例1における回転角θ2 =80度、回転角θ1 =100度となっている。
フォーカス操作環8は、合焦動作を行うときに回転操作されるフォーカス操作部材であり、光軸方向に移動不可能かつ光軸まわりに回転可能なように、固定筒1の最外周後側に嵌合している。
フォーカス操作環8は、不図示のキーによりフォーカス回転環9と連結している。
フォーカス回転環9は、光軸方向に移動不可能かつ光軸まわりに回転可能なように、固定筒1の最外周内側に嵌合している部材である。
フォーカス回転環9は、不図示のキーによりフォーカス群移動枠10に連結している。
また、フォーカス回転環9は、不図示の超音波モータに接続されており、この超音波モータの駆動力により回転可能になっている。
従って、マニュアルフォーカス時には、フォーカス操作環8を回転操作することによりフォーカス群移動枠10が回転し、オートフォーカス時には、超音波モータの駆動力によりフォーカス群移動枠10が回転する。
フォーカス群移動枠10は、第2レンズ群L2を保持する部材であり、光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転可能なように、第3の摺動枠4の内周側に嵌合している。フォーカス群移動枠10には、カムピン部12と係合し第2レンズ群L2の光軸方向の位置を変更し合焦動作を行うための合焦カム溝部として、第3のカム溝部10aが設けられている。
図2は、フォーカス群移動枠10の展開図である。
第3のカム溝部10aに嵌合しているカムピン12は、ワイド時には、図2中の12(W)の位置にある。ワイド時に合焦動作を行うと、フォーカス群移動枠10がフォーカス回転角θf の範囲で回転し(図2の展開図では左右に移動し)、光軸方向にxfW移動して合焦操作される。
一方、テレ時には、カムピン12は、回転角θ2 だけ回転した12(T)の位置にあり、テレ時に合焦動作を行うと、フォーカス群移動枠10がフォーカス回転角θf の範囲で回転し(図2の展開図では左右に移動し)光軸方向にxfTft移動して合焦操作される。
また、フォーカス群移動枠10は、カムピン12がワイド位置12(W)からテレ位置12(T)へ回転角θ2 だけ回転したときに、カムピン12に対して光軸方向にx4 だけ移動する。
第2の摺動枠11は、第3レンズ群L3を保持する部材であり、光軸方向に移動可能かつ光軸まわりに回転不可能なように、第1のカムリング2の内周後側に嵌合している。
第2の摺動枠11には、穴11aが設けられており、この穴11aに第3の摺動枠4の突起部4cが嵌め込まれているので、第2の摺動枠11は、第3の摺動枠4と共に移動する。
ばね13は、第1のカムリング2と第1の摺動枠3との間に設けられたばね部材であり、第1のカムリング2と第1の摺動枠3との間に相対的なばね付勢力を光軸方向に発生するウェーブワッシャである。
このばね13の作用により、カムピン12とカム溝部4b,5bとのがた、円周溝4dと突起部5cとのがた、突起部1aとカム溝部2aとのがたを除去することができ、各レンズ群の位置を安定させることができる。
図3は、本発明における固定筒1、第1のカムリング2の展開図である。
図4は、本発明における第3の摺動枠4、第2のカムリング5の展開図である。
図5は、本発明における第3の摺動枠4、第2のカムリング5、フォーカス群移動枠10の展開図である。
以下、これらの図を参照しながら、実施例1におけるレンズ鏡筒の動作について説明する。
なお、以下の説明において、説明を簡易化するためにワイドとテレの状態で説明を行うが、その中間位置に関しても全く同様の説明が成り立つ。
ズーム操作環7をワイドからテレに焦点距離変更するためにθ1 回転させると、ズーム操作環7の突起部7aと第1のカムリング2の直進溝部2bにより第1のカムリング2は、θ1 回転し、固定筒1の突起部1bに案内されてxc だけ光軸方向に移動する。このとき、第2の摺動枠11及び第3の摺動枠4は、突起部4cが固定筒1の直進案内溝部1a、及び、第1のカムリング2のカム溝部2aに嵌合していることから、光軸方向にx3 だけ移動する(図3参照)。したがって、前述の第1のカムリング2の移動量xc と合わせて、第2の摺動枠11及び第3の摺動枠4は、xc +x3 だけ光軸方向に移動する。
また、ズーム操作環7の回転(θ1 )は、ズーム操作環7の直進溝7bと第2のカムリング5の突起部5cとの係合により第2のカムリング5に伝達され、第2のカムリング5もθ1 だけ回転する。このとき、L1摺動枠6は、突起部6aが第3の摺動枠4の直進案内溝部4a、及び、第2のカムリング5のカム溝部5aに嵌合しているので、回転することなく光軸方向にx1 だけ第3の摺動枠4に対して相対的に移動する(図4参照)。したがって、前述の第3の摺動枠4の移動量xc +x3 とあわせてL1摺動枠6は、xc +x3 +x1 だけ光軸方向に移動する。
ズーム操作環7の回転(θ1 )に伴い上述のように第2のカムリング5がθ1 だけ回転すると、第1の摺動枠3は、カムピン12が第3の摺動枠4のカム溝部4b、第2のカムリング5のカム溝部5bに嵌合していることから、光軸方向にx2 だけ移動するとともに、光軸まわりにθ2 だけ回転する(図5参照)。また、カムピン12がフォーカス群移動枠10の第3のカム溝部10aと嵌合していることから、フォーカス群移動枠10は、第3の摺動枠4の移動量xc +x3 、第1の摺動枠3の移動量x2 及び第3のカム溝部10aの移動量x4 (図2参照)の合成量xc +x3 −x2 +x4 だけ光軸方向に移動する。
以上のように、実施例1によれば、第1レンズ群L1,第3レンズ群L3を駆動させる第1のカムリング2,第2のカムリング5、及び、ズーム操作環7の回転角θ1 を、フォーカス群である第2レンズ群L2を駆動する第3のカム溝部10aから決まる回転角θ2 よりも大きく設定することが可能である。したがって、フォーカスカムである第3のカム溝部10aを最適な設計として回転角θ2 を決めても、ズーム操作環7の回転角θ1 が大きいので、ズーム操作環7の操作力量を低減することができる。
また、第2のカムリング5のカム溝部5bの形状を自由に設計することができるので、ズーム中の操作力量の変動を滑らかにすることができ、ズーム操作環7をスムーズに操作可能にすることができる。
(変形例)
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、実施例1において、第1のカムリング2及び第2のカムリング5の回転角とズーム操作環7の回転角を同一の回転角θ1 とした例を示したが、これに限らず、例えば、直進案内溝部2a及び4aをカム形状として、第1のカムリング2及び第2のカムリング5とズーム操作環7をそれぞれ任意の回転角に設定してもよい。
また、実施例1において、第1の摺動枠3と第1のカムリング2との間に、がたとりのばね13を入れているので、第1の摺動枠3と第1のカムリング2のそれぞれの光軸方向の移動軌跡が同一となるように設定した例を示したが、これに限らず、例えば、各カム溝部の形状(=ズーム操作力の変動)を優先し、第1の摺動枠3と第1のカムリング2のそれぞれの光軸方向の移動軌跡を、固定筒1の突起部1bが嵌合する第1のカムリング2の案内カム溝部2cの形状と、カム溝部4b,5bによりそれぞれ独立して設定してもよい。
本発明によるレンズ鏡筒の実施例1の断面図である。 フォーカス群移動枠10の展開図である。 本発明における固定筒1、第1のカムリング2の展開図である。 本発明における第3の摺動枠4、第2のカムリング5の展開図である。 本発明における第3の摺動枠4、第2のカムリング5、フォーカス群移動枠10の展開図である。
符号の説明
1 固定筒
2 第1のカムリング
3 第1の摺動枠
4 第3の摺動枠
5 第2のカムリング
6 L1摺動枠
7 ズーム操作環
8 フォーカス操作環
9 フォーカス回転環
10 フォーカス群移動枠
11 第2の摺動枠
12 カムピン
13 ばね
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群

Claims (5)

  1. 固定筒と、
    複数のレンズ群からなる撮影光学系と、
    回転操作により前記撮影光学系のうちの変倍レンズ群の相対位置関係を変更し、前記撮影光学系の撮影倍率を変更するズーム操作部材と、
    前記変倍レンズ群のうち合焦動作を兼ねる変倍合焦レンズ群の変倍動作時の位置決めを行う位置決めカム溝部を有し、前記ズーム操作部材の回転操作により光軸周りに回転するカムリングと、
    前記変倍動作時に前記位置決めカム溝部と共に前記変倍合焦レンズ群を光軸周りに回転させながら光軸方向の位置決めを行う案内溝を有し、前記変倍動作時に前記カムリングと光軸周りに相対的に回転する案内リングと、
    前記位置決めカム溝部及び前記案内溝と係合し前記変倍合焦レンズ群の位置決めを行うカムピン部を有する案内部材と、
    前記カムピン部と係合し前記変倍合焦レンズ群の光軸方向の位置を変更し合焦動作を行うための合焦カム溝部を有し、前記変倍合焦レンズ群と一体的に移動するフォーカス群移動枠と、
    前記変倍動作時には前記フォーカス群移動枠の光軸周りの回転を規制し、合焦動作時には前記フォーカス群移動枠を光軸周りに回転させ合焦を行うフォーカス操作部材と、
    を有するレンズ鏡筒。
  2. 固定筒と、
    ズーム操作時に回転操作されるズーム操作部材と、
    前記固定筒の内周側に設けられた第1のカムリングと、
    前記第1のカムリングの内周側に嵌合して設けられ、光軸に沿った方向の移動量が前記第1のカムリングと等しい第1の摺動枠と、
    前記第1の摺動枠と一体となって移動するように設けられたカムピン部と、
    前記第1のカムリングの内周側に設けられた第2の摺動枠と、
    前記固定筒の外周側に設けられた第3の摺動枠と、
    前記第3の摺動枠に設けられ前記カムピン部が嵌合する第1のカム溝部と、
    前記第3の摺動枠の外周側に設けられズーム操作時に前記第1のカムリングと回転量が等しくなるように設けられた第2のカムリングと、
    前記第2のカムリングに設けられ前記カムピン部が嵌合する第2のカム溝部と、
    前記第3の摺動枠の内周側に設けられたフォーカス群移動枠と、
    前記フォーカス群移動枠に設けられ前記カムピン部が嵌合する第3のカム溝部と、
    を備え、
    ズーム操作時に、前記第1のカムリング及び前記第2のカムリングの回転量と、前記第1の摺動枠及び前記カムピン部の回転量とが異なるように、前記第1のカム溝部と前記第2のカム溝部と前記第3のカム溝部とのカム形状が形成されていること、
    を特徴とするレンズ鏡筒。
  3. 請求項2に記載のレンズ鏡筒において、
    前記第1の摺動枠及び前記カムピン部の回転量は、
    前記第1のカムリング及び前記第2のカムリングの回転量よりも少ないこと、
    を特徴とするレンズ鏡筒。
  4. 請求項2又は請求項3に記載のレンズ鏡筒において、
    前記第1の摺動枠と前記第1のカムリングとに相対的なばね付勢力を与えるばね部材を有すること、
    を特徴とするレンズ鏡筒。
  5. 請求項2から請求項4までのいずれか1項に記載のレンズ鏡筒において、
    前記第1の摺動枠及び前記第2の摺動枠は、前記第1のカムリングの同一内径の内周面に嵌合して設けられていること、
    を特徴とするレンズ鏡筒。
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