JP4752540B2 - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

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本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関し、特に、折り曲げ光学系の光学部材を沈胴させるレンズユニットに関する。
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴い、手軽にパーソナルコンピュータに画像を取り込めるデジタルカメラが普及している。また、モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)等の情報処理機器にデジタルカメラを組み込むことも一般化している。このようなデジタルカメラの普及にともない、より小型のデジタルカメラが要望されるようになり、レンズユニットも一層小型にする必要がある。
そこで、レンズユニットを小型にするために、変倍しても撮像レンズの全長が変化せずに、デジタルカメラの奥行き方向を短くして、小型化を図る提案がされている。(特許文献1、2)これらは光路上に屈曲部材を設けて、光路を略90度折り曲げた後、後続レンズ群で撮像素子上に光学像を形成させるものである。
しかしながら、上記2件の文献においては、屈曲部材より被写体側にレンズが配置されているために、デジタルカメラの奥行き方向の長さが、屈曲部材と被写体側のレンズとの長さにより規制されていた。
この課題を解決するために、屈曲部材を移動させ、屈曲部材の移動により生じた空間に被写体側のレンズを退避させて、未使用時に小型化する提案がされている。(特許文献3、4)
特開2000−131610号公報 特開2004−69808号公報 特開2003−43354号公報 特開2003−169236号公報
ところが、特許文献3、4に記載されているレンズユニットは、屈曲部材を使用状態から未使用状態に切り換える場合に、退避レンズを保持する保持枠を2本の支持軸で支持し、一方の軸で光軸方向に摺動自在に支持し、他方の軸で摺動時に光軸周りに回転すること防ぐように支持して、支持軸近辺のカム板を駆動させ、屈曲部材を別の駆動部材で後続レンズ群の方向に移動させている。
しかし、この構成では、後続レンズ群に屈曲部材の退避空間を設けることが必要であり、また、変倍のために後続レンズ群の移動量を確保するのに全長が長くなる。さらに、個々の移動手段が必要であるために、部品点数が多く、機構が複雑になり、製造コストが高くなる。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、屈曲光学レンズにおいて、屈曲部材を簡単な退避機構で移動させ、小型であるレンズユニットと撮像装置を提供することを目的とする。
上記の課題は次の構成により解決される。
1. 被写体からの光を撮像素子上に結像させるレンズユニットにおいて、
第1の光軸方向に配置され被写体から光束が入射する第1レンズ群と、
筐体から突出する使用位置と前記筐体内に収納される収納位置とに前記第1レンズ群を第1の光軸方向に移動可能に保持する第1保持部材と、
第1の光軸を略直角である第2の光軸方向に折り曲げる屈曲部材と、
第1の光軸を第2の光軸方向に光軸を折り曲げる屈曲位置と前記第1保持部材を収納する空間を形成させる退避位置とに前記屈曲部材を移動可能に保持する屈曲保持部材と、
前記第1保持部材を前記使用位置と前記収納位置とに移動させる第1移動部材と、
前記屈曲保持部材を前記屈曲位置と前記退避位置とに移動させる屈曲移動部材とを備え、
前記屈曲移動部材は、前記屈曲部材を前記屈曲位置と前記退避位置との間で回転させる、第1の光軸と平行に配置された回転軸を備えることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記筐体に固定された固定筒と、前記固定筒に対して回転させられる回転筒とを備え、前記第1移動部材は、少なくとも前記回転筒と前記固定筒で構成され、
前記屈曲部材が退避する前記退避位置は、前記回転筒の略作動範囲外の位置であることを特徴とする1に記載のレンズユニット。
3. 前記退避位置は、第2の光軸から外れた位置であることを特徴とする2に記載のレンズユニット。
4. 前記回転筒と連動して駆動され、前記屈曲移動部材に駆動力を伝達する伝達部材を備えたことを特徴とする2または3に記載のレンズユニット。
5. 前記回転筒からの駆動力が前記伝達部材から前記屈曲移動部材に断続して伝達されるように構成されていることを特徴とする4に記載のレンズユニット。
6. 前記第1保持部材を前記使用位置から前記収納位置に移動させる時に、前記回転筒は、前記伝達部材を駆動させた後、前記第1移動部材を駆動させるように構成されていることを特徴とする4または5に記載のレンズユニット。
7. 第2の光軸上に設けられた第2レンズ群と、
前記第2レンズ群を第2の光軸方向に移動可能に保持する第2保持部材と、
前記第2保持部材を使用位置と退避位置とに移動させる第2移動部材とを備え、
前記第2移動部材は、前記第2保持部材に設けられた当接部と、前記屈曲保持部材または前記屈曲移動部材に設けられた係合部とが当接することで、前記第2保持部材を前記使用位置と前記退避位置とに移動させることを特徴とする1乃至6のいずれか1項に記載のレンズユニット。
8. 1乃至7のいずれか1項に記載のレンズユニットと前記レンズユニットによって導かれた光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
第1の光軸に沿って被写体から入射する光を略直角である第2の光軸方向に折り曲げる屈曲部材を備え、屈曲部材より被写体側のレンズを保持する第1保持部材を第1の光軸方向に収納位置に移動させる第1移動部材と、第1保持部材を収納する空間を形成させる退避位置に屈曲部材を移動させる屈曲移動部材とを設けて、屈曲移動部材は、屈曲部材を屈曲位置と退避位置との間で回転させる、第1の光軸と平行に配置された回転軸を備えることにより、屈曲部材を簡単な退避機構で移動させ、小型であるレンズユニットと撮像装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。デジタルカメラ1の外観を図1に模式的に示す。図1において、(a)は斜視図、(b)は背面図である。
デジタルカメラ1は、概ね直方体状のカメラ筐体10と撮像時にはカメラ筐体10から突出して使用されるレンズユニット12を備えている。レンズユニット12の突出方向を奥行き方向とし、また、カメラ筐体10の横長方向を横方向、図1の上下方向を縦方向と定める。
デジタルカメラ1は、前面にレンズユニット12、フラッシュ発光部13、セルフタイマーランプ14、背面に表示部15、モード設定スイッチ16、十字キー17、複数の操作キー18、上面にレリーズボタン19、電源ボタン20を備えている。
レンズユニット12は、ズームレンズであり、使用位置にある時に、レンズの一部がカメラ筐体10の前面から突出し、広角端から望遠端に変倍するとさらに突出し、残りのレンズ部が後述する屈曲部材により光軸を略直角に折り曲げられ、カメラ筐体10の内部に横方向に配置されている。また、使用時に突出している一部レンズは、撮像せずに携帯する非使用時に沈胴して、カメラ筐体10の内部に収納される収納位置に収められる。
フラッシュ発光部13は被写体を照明するフラッシュ光を発する。セルフタイマーランプ14は、セルフタイマー撮像の準備が進行中であることを点灯により示す。
背面にある表示部15は、液晶表示器から成り、撮像した画像のほか、デジタルカメラ1の設定状況、操作案内等の諸情報を表示する。モード設定スイッチ16は、スライド式であり、デジタルカメラ1の撮像、再生などの動作モードの設定に用いられる。十字キー17は、上下左右に4つの接点を有しており、表示部15に表示されるカーソルの移動に用いられる。また、十字キー17はレンズユニット12の焦点距離の調節にも使用される。操作キー18は、表示部15に表示する項目の切り換え、表示した項目の選択等、デジタルカメラ1の機能に関する設定に用いられる。レリーズボタン19は2段階で動作し、レリーズボタン19の半押し状態で記録する画像の撮像準備の指示と、レリーズボタン19の全押し状態で記録する画像の撮像の指示に用いられる。
図2にデジタルカメラ1の構成を模式的に示す。デジタルカメラ1は、レンズユニット12および表示部15のほか、撮像素子26、信号処理部22、記録部23、操作部24、撮像レンズ駆動部25および制御部27を有している。撮像素子26はCCDエリアセンサであり、画素ごとの受光量を表す信号を出力する。信号処理部22は、撮像素子26の出力信号を処理して、撮像した画像を表す画像データを生成する。記録部23は、信号処理部22が生成した画像データを着脱可能な記録媒体23aに記録し、また、画像の再生表示のために、記録媒体23aから画像データを読み出す。操作部24は、モード設定スイッチ16、十字キー17、操作キー18、レリーズボタン19及び電源ボタン20の総称であり、使用者が操作したボタンに関する情報を制御部27に伝達する。
撮像レンズ駆動部25は、ズーム用モータとフォーカス用モータと露出調節するシャッタ・絞り用モータなどモータの駆動制御を行う。撮像レンズ駆動部25はレンズユニット12に設けられていても良い。
制御部27は、制御プログラムに従ってデジタルカメラ1の各部の動作を制御するもので、レリーズボタン19が半押しされると、露出制御値の設定や焦点調節等の被写体を撮像するための準備動作を実行し、レリーズボタン19が全押しされると撮像素子26を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施して記録媒体23aに記録する一連の撮像動作を実行する機能を有する。
次に、レンズユニット12の構成について説明する。
図3(a)、図3(b)はレンズユニット12の広角状態、図5(a)、図5(b)はレンズユニット12の望遠状態、図6(a)、図6(b)はプリズムの退避状態、図7(a)、図7(b)はレンズユニット12の収納状態を示し、各図の(a)図が透視側面図、各図の(b)図が透視正面図である。なお、図3(b)、図5(b)、図6(b)、図7(b)では、被写体側のレンズ群である第1レンズ群とそのレンズ群を保持する第1保持部材を省き、回転筒を2点鎖線で示している。
まず、図3(a)、図3(b)によりレンズユニット12の構成を説明する。
撮像レンズは、被写体側から順に、第1レンズ群81とプリズム85と手ぶれ補正レンズ群82tを含む第2レンズ群82、および第3レンズ群83を備えている。第1レンズ群81は第1の光軸76上にあり、第2レンズ群82と第3レンズ群83は、後続レンズに相当し、第2の光軸77上にある。撮像レンズは、被写体からの光を撮像素子26に結像させる。
プリズム85は、断面が直角二等辺三角形の三角プリズムであり、斜面が第1の光軸76と第2の光軸77に対して45度の角度を成すように配置され、第1の光軸76を第2の光軸77の方向に略直角に折り曲げる。
変倍については、第1レンズ群81と第2レンズ群82と第3レンズ群83が移動し、手ぶれ補正レンズ群82tは第2レンズ群82と一体に移動し、フォーカシング時には第3レンズ群83が移動する。
沈胴については、第2の光軸77上で第3レンズ群83が撮像素子26側に移動し、第2レンズ群82は第3レンズ群83が移動して形成された空間に退避する。プリズム85は、第2レンズ群82が移動して形成される空間に、第1の光軸76と平行な軸を中心にして回転移動して退避する。そして、第1レンズ群81は、プリズム85が移動して形成される空間に、第1の光軸76上を移動して収納される。
第1保持部材71は第1レンズ群81を保持し、プリズム保持部材75はプリズム85を保持し、第2保持部材72は第2レンズ群82を保持し、第3保持部材73は第3レンズ群83を保持する。なお、プリズム85が屈曲部材を構成し、プリズム保持部材75が屈曲保持部材を構成する。なお、屈曲部材はプリズム85の替わりにミラーでも良い。手ぶれ補正ユニット72tは、手ぶれ補正レンズ82tを第2の光軸77に対して垂直方向に移動可能に保持し、カメラの手ぶれによる光軸のズレを補正する。シャッタユニット99が第2保持部材72に固着されている。
次に、変倍移動構成を説明する。広角端から望遠端に変倍すると、第1レンズ群81が被写体側に移動し、第2レンズ群82がプリズム85側に移動し、第3レンズ群83が撮像素子26側に移動する。
第1レンズ群81を保持する第1保持部材71を変倍移動させる構成については、固定筒31と、一体的に移動する回転筒32と直進筒33と、一体的に移動する変倍回転筒34と変倍直進筒35を備えている。
固定筒31は筐体70に固定され第1の光軸76を中心とした円筒形状であり、回転筒32は固定筒31に対して第1の光軸76方向に移動せずに回転し、直進筒33は回転筒32に対して相対回転して第1の光軸76方向に移動しない。さらに内径側では、変倍回転筒34は直進筒33に対して回転しながら第1の光軸76方向に移動し、変倍直進筒35は変倍回転筒34と一体に第1の光軸76方向に直進移動する。そして、第1保持部材71は変倍直進筒35内に第1の光軸76方向に直進移動が可能であるように保持されている。変倍回転筒34と、変倍回転筒34と一体に第1の光軸76方向に直進移動する変倍直進筒35は変倍可動筒を構成する。
アクチュエータである第1モータ36が回転すると、減速ギヤ列37で減速された回転駆動力が長ギヤ38を介して回転筒32に伝達され、回転筒32が回転すると、変倍直進筒35が繰出され、さらに第1保持部材71が被写体側に繰出されて、望遠端に至る。なお、詳細な構成は後述する。
次に、第2保持部材72の変倍移動の構成については、ガイド軸51は、第2の光軸77と平行に配置され、その両端部が筐体70の壁面70d、70eに固定され、ガイド軸51の中央付近で、傾かないように軸保持部70bで保持されている。また、ガイド軸51は、ガイド部である第2保持部材72の摺動ガイド穴72aが嵌合し、第2保持部材72を第2の光軸77に対して傾かずに第2の光軸77の方向へ移動できるように案内する。第2保持部材72は、回転止め部72eが第3ガイド軸61に係合して、移動するときに光軸の周りに回転することを防止されている。なお、第2保持部材72を第2の光軸77方向に直進移動させる構成として、筐体70に固定された筒に第2保持部材72を摺動可能に嵌合させても良い。
さらに、第2保持部材72は第2ばね72bにより第2の光軸77方向でプリズム85側にばね付勢され、連動軸91は第2ばね72bより強い付勢力を有する連動ばね91eにより撮像素子26側に付勢されて、変倍当接部72cが連動軸91の変倍当接突部91bに変倍領域では常に当接している。なお、第2ばね72bは、プリズム85側にばね付勢させるのに、第2保持部材72と筐体70との間に設けても良いし、また第2保持部材72と連動軸91との間に設けても良い。連動軸91は、第2ガイド軸51に移動可能に嵌合し、直進突起91dが筐体70のガイド溝70aに嵌り直進案内されている。また連動軸91は、変倍連動部91aが形成され、変倍連動部91aが連動ばね91eのばね付勢力により回転筒32の変倍連動突起32fと変倍領域では常に当接している。なお、沈胴時には、連動軸91が筐体70の軸保持部70bに当接すると、変倍連動部91aは、回転筒32の変倍連動突起32fと当接関係が外れ、また第2保持部材72とも当接関係が外れる。
第1モータ36が回転すると、減速ギヤ列37、長ギヤ38を介して、回転筒32が反時計周りに回転して、変倍連動部91aに当接する変倍連動突起32fが連動ばね91eに抗して、連動軸91を図3(b)の右方向に押すと、第2保持部材72は、第2ばね72bのばね付勢力により連動軸91に当接しながら連動軸91に追随して、プリズム85側に移動して望遠端に至る。
なお、回転筒32の回転力を第2の光軸77方向の駆動力に変換するのに、第2の光軸77方向に移動可能な連動軸91を設け、連動軸91と回転筒32とを当接可能に連動させているが、回転筒32の外周にギヤを設け、そのギヤに噛み合う第2の光軸77の方向に移動可能なラックを第2保持部材72に設けても良い。また、回転筒32と第2保持部材72との間に傘歯車を噛み合わせて、駆動力の方向を変換しても良い。
また、第3保持部材73の変倍移動の構成について、第3ガイド軸61は、第2の光軸77と平行に配置され、その一端が筐体70の壁面70dに固定され、その他端が中央の壁面70fに固定され、第3保持部材73の第3摺動ガイド穴73aが嵌合し、第3保持部材73を第2の光軸77に対して傾かずに第2の光軸77の方向へ移動できるように案内する。回転止め部73cが筐体70の規制部70cに係合して、第3保持部材73が移動するときに光軸の周りに回転することを防止している。第3モータ63の回転軸と結合している第3駆動軸62は、第2の光軸77と平行に配置され、その外周面に螺旋状のねじが形成され、第3保持部材73の係合ねじ73bに螺合している。
第3モータ63が回転すると、第3駆動軸62のリードにより、第3保持部材73が撮像素子26側に移動して望遠端に至る。
次に、図4(a)乃至(f)で第1保持部材71の詳細な変倍移動構成を説明し、また変倍と沈胴の切り換えを説明する。
図4(a)乃至(f)は、固定筒31の外周側から見た広角端における展開図であり、図の下側が被写体側である。図4(a)は固定筒31、図4(b)は回転筒32、図4(c)は直進筒33、図4(d)は変倍回転筒34、図4(e)は変倍直進筒35、図4(f)は第1保持部材71の展開図である。
固定筒31は、開口31cと、内周面には、メスヘリコイドである内ヘリコイド31aと、第1の光軸76方向(図4の上下方向)に延びた3カ所の直進溝31bと、3箇所の円周溝31dと、円周溝31dに延在した導入溝31eとを備える。開口31cは、沈胴時にプリズム保持部材75が出入りし、変倍時にシャッタユニット99が出入りする。
内ヘイコイド31aは、図4(a)に示すように回転角Tの範囲で後述する回転筒32に形成された繰り出し部材である外ヘリコイド32aと螺合して、回転筒32が回転させられると回転筒32を第1の光軸76方向に移動させる。回転角Tの範囲が第1保持部材71を広角端の使用位置から収納位置に移動させる領域であり、回転角Tを第1レンズ群沈胴領域とする。なお、内ヘイコイド31aと、内ヘイコイド31aに螺合する外ヘリコイド32aは第1移動部材を構成する。第1移動部材の繰り出し機構には、ヘリコイドの替わりにリード溝とその溝に嵌るカムフォロアを使っても良い。
導入溝31eは、内ヘリコイド31aと同一のリードで形成され、後述する回転筒32の菱形フォロア32eを導入するように一端が開放されている。
円周溝31dは、周方向に延びた溝であり、図4(a)に示すように広角端から望遠端に移動させる変倍領域Zとプリズム85を使用位置と収納位置に移動させるプリズム挿脱領域Pが形成され、導入溝31eと連続して形成されている。なお、プリズム挿脱領域Pは、プリズム85が光束を第1の光軸76から第2の光軸77方向に光束を折り曲げる屈曲位置から光軸から外れた退避位置に移動させる領域である。
回転筒32は、図4(b)の上側の端面に前述した連動軸91と当接する変倍連動突起32fと、ピン形状の沈胴連動部32gを備え、内周面には、図4(b)の上下方向に延びた3箇所の直進溝32bと、3箇所のバヨネット部32dとを備える。なお、バヨネット部32dの上下方向に延びた溝は組立時に嵌る相手部材を挿入するために設けられている。また、外周面には、オスヘリコイドである外ヘリコイド32aと、菱形フォロア32eと、円周ギヤ32aとを備える。円周ギヤ32aは筐体70に回転可能に取付いた長ギヤ39と噛み合う。
外ヘリコイド32aは、固定筒31の内ヘリコイド31aと螺合するオスヘリコイドであり、図4(b)の回転筒32の上端部に形成され、第1レンズ群沈胴領域Tでは内ヘイコイド31aと螺合し、変倍領域Zとプリズム挿脱領域Pでは内ヘイコイド31aと螺合していない。
菱形フォロア32eは、固定筒31の導入溝31eとその左右の斜面で係合し、円周溝31dとその上下の面で係合する。菱形フォロア32eが円周溝31dの変倍領域Zとプリズム挿脱領域Pで係合している時は、回転筒32が回転しても、回転筒32は第1の光軸76方向には移動しない。また、菱形フォロア32eが導入溝31eと係合する位置では、外ヘリコイド32aが内ヘリコイド31aと螺合し始め、回転筒32が回転すると、外ヘリコイド32aが内ヘリコイド31aと螺合し、回転筒32がヘリコイドリードにより回転しながら第1の光軸76方向(図4(b)の上下方向)に移動する。なお、菱形フォロア32eは菱形形状の替わりに円形状でも良い。
つまり、図4(a)と図4(b)に示す広角端の状態から、回転筒32が図4の左方向に回転すると、菱形フォロア32eが変倍領域Z内であり、回転筒32は回転するのみであり第1の光軸76方向には移動しない。逆に、回転筒32が図4の状態から右方向に回転すると、まずプリズム挿脱領域Pに至り、回転筒32は回転するのみであり第1の光軸76方向には移動せず、さらに右方向に回転すると、第1レンズ群沈胴領域Tに至り、回転筒32は回転しながら第1の光軸76のプリズム85側(図4の上側)に移動する。
直進筒33は、回転筒32と回転可能に径嵌合し、貫通した3箇所の周方向に延びた円周穴33eと円周穴33eに延在したリード形状のリード穴33fを備え、外周面には、固定筒31の直進溝31bと係合する直進リブ33aと、バヨネット爪部33dとを備え、内周面には上下方向に延びた直進溝33bを備える。
リード穴33fは変倍領域Zを形成し、円周穴33eは変倍領域Zの広角端寄りにプリズム挿脱領域Pを形成し、さらに第1レンズ群沈胴領域Tを形成する。
バヨネット爪部33dがバヨネット部32dに係合して、直進リブ33aが直進溝31bに係合しているため、直進筒33は回転筒32に対して回転可能で第1の光軸76の方向には一体に直進移動する。
変倍回転筒34は、直進筒33と回転可能に径嵌合し、外周面に3本のカムフォロア34aを備え、内周面には、バヨネット部34dと、円周方向に延びた3箇所の円周溝34eと、円周溝34eに延在したカム溝34fを備える。
カムフォロア34aは、回転筒32の直進溝32bと直進筒33の円周穴33eまたはリード穴33fと係合し、リード穴33fと係合している領域で回転筒32が回転すると、リード穴33fのリードに応じて、変倍回転筒34は回転しながら第1の光軸76方向に移動する。カムフォロア34aが円周穴33eと係合している領域では、回転筒32が回転して、変倍回転筒34は回転をするが、第1の光軸76方向には移動しない。
つまり、変倍回転筒34は、つねに回転筒32と一体に回転するとともに、変倍領域Zでは回転しながら第1の光軸76方向に移動し、プリズム挿脱領域P、第1レンズ群沈胴領域Tでは回転筒32に対して第1の光軸76方向には不動である。
変倍直進筒35は、変倍回転筒34と回転可能に径嵌合し、貫通した3箇所の直進穴35bと、外周面に直進筒33の直進溝33bと係合する直進リブ35aと、3箇所のバヨネット爪部35dを備える。
バヨネット爪部35dがバヨネット部34dに係合して、直進リブ35aが直進溝33bに係合しているため、変倍直進筒35は変倍回転筒34に対して回転可能で第1の光軸76の方向には一体に直進移動する。
つまり、変倍直進筒35は、変倍領域Zでは変倍回転筒34に対して第1の光軸76方向に一体に直進移動し、プリズム挿脱領域P、第1レンズ群沈胴領域では不動である。
第1保持部材71にはカムフォロワー71aが固着され、カムフォロワー71aは変倍回転筒34の円周溝34eまたはカム溝34fと変倍直進筒35の直進穴35bとに係合し、カム溝34fと係合している領域で変倍回転筒34が回転すると、カム溝34fのカム形状に応じて、第1保持部材71は第1の光軸76方向に直進移動する。円周溝34eと係合している領域では、変倍回転筒34が回転しても、第1保持部材71は回転をせずに第1の光軸76方向の移動をしない。
つまり、第1保持部材71は、変倍領域Zでは変倍直進筒35に対して第1の光軸76方向に直進移動し、プリズム挿脱領域P、第1レンズ群沈胴領域では不動である。
図3(a)、図3(b)に戻り、沈胴の構成について説明する。
沈胴時に、第1保持部材71、プリズム保持部材75、第2保持部材72、第3保持部材73がそれぞれ移動する。
まず、プリズム保持部材75が退避する構成について説明する。プリズム保持部材75は、図3(a)のようにL字状の腕75aが第1保持部材71側に延び、腕75aには欠歯したギヤ75bが固着され、ギヤ75bの軸を中心に回転可能に筐体70に保持されている。腕75aに設けた引っ張りばね75cが、プリズム保持部材75を屈曲位置では常時、付図示のストッパーに当接させている。連動ギヤ39は、筐体70に回転可能に軸支され、ギヤ75bと噛み合い、回転筒32の沈胴連動部32gと当接する沈胴連動突起39aが設けられている。ギヤ75bとそれに噛み合う連動ギア39は、図3(b)において、回転筒32の回転作動の外側でその近傍で、撮像素子26側における第2保持部材72のシャッタユニット99が配置されていない部分に配置すると、レンズユニット12が小型になる。また、プリズム保持部材75には、後述する第2保持部材72の沈胴当接部72dに当接する沈胴当接突起75dが設けられている。なお、連動ギヤ39とギヤ75bは屈曲移動部材を構成し、また、沈胴連動部32gと、沈胴連動部32gに当接する沈胴連動突起39aとは伝達部材を構成する。
広角端の状態で、第1モータ36が駆動されると、減速ギヤ列37に減速された回転駆動力が長ギヤ38を介して回転筒32に伝達され、回転筒32が図4(a)、図4(b)に示す変倍領域Zとプリズム挿脱領域Pとの交点から右側に回転し(図3(b)では時計方向の回転)、沈胴連動部32gが連動ギヤ39を介してギヤ75bを回転させ、プリズム保持部材75は、ギヤ75bの軸を中心にして時計方向に回転移動して、退避位置に至る。なお、プリズム挿脱領域Pでは、第1保持部材71は不動である。
なお、連動ギヤ39が回転筒32とプリズム保持部材75と連動させて駆動力を伝達しているが、回転筒32にギヤを設けて、そのギヤにプリズム保持部材75のギヤに直接駆動力を伝達させても良いし、また、回転筒32に突起を設け、その突起に係合する突起をプリズム保持部材75に設けて、駆動力を伝達しても良い。
次に、第2保持部材72が退避する構成について説明する。第2保持部材72の退避構成は第2保持部材72の変倍移動構成を用いる。つまり、第2保持部材72に設けられた回転止め部72eが第3ガイド軸61に係合して、ガイド穴72aがガイド軸51に摺動可能に装着されている。
広角端の状態で、プリズム保持部材75が回転移動して退避位置に至る途上において、プリズム保持部材75の沈胴当接突起75dが第2保持部材72の沈胴当接部72dに当接し、プリズム保持部材75がさらに回転すると、第2ばね72bに抗して、第2保持部材72は、沈胴当接突起75dに押され、ガイド軸51を摺動して、撮像素子26側の退避位置に至る。沈胴当接部72dは摺動ガイド穴72aの近傍に設けられ、第2保持部材72が滑らかにガイド軸51を摺動する。なお、沈胴当接突起75dと、沈胴当接突起75dに当接する沈胴当接部72dと、当接する方向に付勢する第2ばね72bとは第2移動部材を構成する。
次に、第1保持部材71が収納される構成について説明する。第1保持部材71の収納は回転筒32と直進筒33により行なわれる。つまり、図4(a)に示すプリズム挿脱領域Pの右端では、回転筒32の菱形フォロア32eが固定筒31の導入溝31eと係合する位置であり、その位置から回転筒32が回転されると、導入溝31eのリードにより、回転筒32は回転しながら第1の光軸76方向のプリズム85側(図4の上側)に移動するとともに、外ヘリコイド32aが内ヘリコイド31aと螺合し始める。その際に、直進筒33のバヨネット爪部33dがバヨネット部32dに係合して、直進リブ33aが直進溝31bに係合しているため、回転筒32が回転すると、直進筒33は回転筒32に対して回転可能で第1の光軸76方向のプリズム85側(図4に上側)に一体に直進移動する。直進筒33が直進すると、変倍回転筒34のカムフォロア34aが円周穴33e(第1レンズ群沈胴領域T)に係合しているので、変倍回転筒34、変倍直進筒35、第1保持部材71が直進筒33と一体に第1の光軸76方向のプリズム85側(図4の上側)に移動する。
プリズム保持部材75が退避した状態で、図3に示す第1モータ36が駆動されると、減速ギヤ列37に減速された回転駆動力が長ギヤ38を介して回転筒32に伝達され、回転筒32がヘリコイドねじにより図4(a)に示す第1レンズ群沈胴領域T内で右側に回転すると、直進筒33と第1保持部材71は回転筒32と相対回転して一体に第1の光軸76方向のプリズム85側に直進移動して収納位置に至る。
次に、第3保持部材73が退避する構成について説明する。図3に示す第3保持部材73の退避構成は第3保持部材73の変倍移動構成を用いる。つまり、第3保持部材73に設けられた回転止め部73cが規制部70cに係合して、第3摺動ガイド穴73aが第3ガイド軸61に摺動可能に装着されている。
広角端の状態で、第3モータ63が駆動されると、第3駆動軸62のリードにより、第3保持部材73が第3ガイド軸61を摺動して、撮像素子26側の退避位置に至る。
動作の説明をする。まず、変倍動作について図3と図5で説明する。
図3に示す広角状態から望遠に変倍すると、第1レンズ群81が被写体側に移動して、第2レンズ群82がプリズム85側に移動して、第3レンズ群83が撮像素子26側に移動して、図5に示す望遠状態になる。
まず、図1と図2のデジタルカメラ1の十字キー17を操作して広角端から望遠端に設定すると、撮像レンズ駆動部25は、制御部27から出力されるズーム制御信号に基づいて、第1モータ36と第3モータ63を駆動する。
図3の広角状態から第1モータ36が回転すると、減速ギヤ列37で減速された回転駆動力が長ギヤ38を介して回転筒32に伝達され、回転筒32が回転すると、変倍直進筒35が繰出され、さらに第1保持部材71が被写体側に繰出されて、広角端に至る。
第1保持部材71の変倍繰出し動作について、図4(a)乃至図4(f)で詳しく説明する。回転筒32が円周溝31dの変倍領域Z内で左方向に回転すると、回転筒32が第1の光軸76方向には移動しないが、直進筒33と回転筒32が相対回転し、また、変倍回転筒34のカムフォロア34aが直進溝32bとリード穴33fに係合しているので、変倍回転筒34が回転しながらリード穴33fのリードで繰出され、変倍直進筒35はリード穴33fのリードに応じて第1の光軸76方向に直進繰出しされる。また、変倍回転筒34が回転すると、第1保持部材71のカムフォロワー71aがカム溝34fと直進穴35bに係合し、変倍回転筒34と変倍直進筒35とが相対回転するので、第1保持部材71はカム溝34fのカム形状に応じて第1の光軸76方向に直進繰出しされる。これらの変倍動作により、第1保持部材71は図5に示す望遠端の位置に至る。
次に、第2保持部材72の変倍動作について、図3に戻り、広角状態から第1モータ36が回転すると、減速ギヤ列37、長ギヤ38を介して回転筒32が回転し、回転筒32の変倍連動突起32fが連動ばね91eに抗して、連動軸91を図3の右方向に押し、第2保持部材72は、第2ばね72bのばね付勢力により連動軸91に当接しながら追随して、摺動ガイド穴72aがガイド軸51に嵌合し第2の光軸77の方向に案内されているので、図5に示すプリズム85側に直進移動して望遠端に至る。
次に、第3保持部材73の変倍動作について、図3の広角状態から第3モータ63が回転すると、第3駆動軸62のリードにより、第3保持部材73は、第3摺動ガイド穴73aが第3ガイド軸61に嵌合し第2の光軸77の方向に案内されているので、撮像素子26側に直進移動して図5に示す望遠端に至る。
以上の変倍動作のように、第1モータ36により第1レンズ群81と第2レンズ群82を同時に移動させ、次に第3モータ63により第3レンズ群83を移動させる替わりに、第1モータ36と第3モータ63を同時に駆動させ、第1レンズ群81、第2レンズ群82、第3レンズ群83を同時に移動させても良い。
次に、沈胴の動作について説明する。
図3に示す広角状態から沈胴動作をさせると、最初に第3レンズ群83が撮像素子26側に退避して、次に図6に示すように第2レンズ群82が撮像素子26側の退避位置に移動し、略同時にプリズム85が屈曲位置から回転筒32の回転作動範囲の外側で第2の光軸77から外れた退避位置に移動する。第2レンズ群82が退避位置に移動して、その後プリズム85が所定の退避位置に移動しても良い。最後に、図7(a)に示すように、第1レンズ群81は、使用位置から第1の光軸76上でプリズム85が退いて形成された空間である収納位置に移動する。
まず、図1と図2のデジタルカメラ1の電源ボタン20を押してオフにすると、撮像レンズ駆動部25は、制御部27から出力される沈胴制御信号に基づいて、第3モータ63を駆動させ、次に第1モータ36を駆動させる。
図3の広角状態から、撮像レンズ駆動部25は、最初に第3モータ63を駆動させて、第3駆動軸62により第3保持部材73を撮像素子26側の退避位置に移動させ、次に第1モータ36を駆動させる。
第1モータ36が駆動されると、減速ギヤ列37に減速された回転駆動力が長ギヤ38を介して回転筒32に伝達され、回転筒32が図4(a)、図4(b)に示すプリズム挿脱領域P内で右側に回転し(図3(b)では時計方向の回転)、沈胴連動部32gが連動ギヤ39を介してギヤ75bを回転させ、プリズム保持部材75がギヤ75bの軸を中心にして時計方向に回転移動する。
プリズム保持部材75が回転移動すると、プリズム保持部材75の沈胴当接突起75dが第2保持部材72の沈胴当接部72dに当接し、プリズム保持部材75がさらに回転すると、第2ばね72bに抗して、第2保持部材72は、沈胴当接突起75dに押され、ガイド軸51を摺動して、図6に示すように、撮像素子26側の退避位置に至り、併せて、プリズム保持部材75が退避位置に至り、第1保持部材71が収納される空間を形成する。
図6の状態から、第1モータ36により、回転筒32は、さらに回転させられると、図4(a)、図4(b)に示す第1レンズ群沈胴領域T内で、ヘリコイド31a、32aのリードにより、回転しながら第1の光軸76方向のプリズム85側(図4の上側)に移動する。回転筒32と一体に移動する直進筒33は回転せずに第1の光軸76方向のプリズム85側(図4の上側)に第1保持部材71を伴って直進移動し、図7に示す収納位置に至る。なお、第1保持部材71を沈胴させている間は、回転筒32が連動ギヤ39の沈胴連動突起39aを係止しているので、プリズム保持部材75が退避位置を維持する。また、第1保持部材71を沈胴させている間は、回転筒32または直進筒33の上端面によりプリズム保持部材74一部を係止させて、プリズム保持部材75の退避位置を維持させても良い。
レンズユニット12を収納位置から使用位置に切り換えるには、撮像レンズ駆動部25は使用位置から収納位置への駆動とは逆の順序で各モータを駆動制御する。つまり、図1と図2のデジタルカメラ1の電源ボタン20を押してオンにすると、撮像レンズ駆動部25は、制御部27から出力される撮像準備信号に基づいて、最初に第1モータ36を駆動させて、次に第3モータ63を駆動させる。
図7に示す収納状態から、第1モータ36が駆動されると、減速ギヤ列37に減速された回転駆動力が長ギヤ38を介して回転筒32に伝達され、図4(a)、図4(b)に示す第1レンズ群沈胴領域T内で、ヘリコイド31a、32aのリードにより、回転しながら第1の光軸76方向の被写体側(図4の下側)に移動する。回転筒32と一体に移動する直進筒33は第1保持部材71を伴って直進移動し、第1保持部材71は図6(a)に示す第1保持部材71の広角端の使用位置に至る。
図6の状態から、第1モータ36により、回転筒32は、さらに回転させられると、回転筒32が図4(a)、図4(b)に示すプリズム挿脱領域P内で左側に回転し(図6(b)では反時計方向の回転)、沈胴連動部32gが連動ギヤ39との係合を外し、プリズム保持部材75は、引っ張りばね75cに引っ張られて、不図示のストッパーに当接するまでギヤ75bの軸を中心にして反時計方向に回転移動し、図3に示す第1の光軸76上の屈曲位置に至る。
図6において、プリズム保持部材75が屈曲位置に移動すると、第2保持部材72は、プリズム保持部材75の沈胴当接突起75dとの当接関係が外れ、第2ばね72bのばね付勢力により、変倍当接部72cが連動軸91の変倍当接突部91bに当接するまで、ガイド軸51を摺動して、図3に示すように、第2保持部材72の広角端の使用位置に至る。
次に、図7の第3モータ63が駆動されて、第3保持部材73が第3ガイド軸61を摺動して、広角端の使用位置に至る。
なお、第1保持部材71の変倍と第1保持部材71の沈胴とを、ともに第1モータ36を駆動させて行っているが、第1保持部材71を移動させる変倍用のモータを設け、第1保持部材71とプリズム保持部材75を沈胴させる別のモータを設けるようにしても良い。
なお、上記の実施形態ではズームレンズの例を掲げたが、本発明のレンズユニットは、単焦点レンズに採用することも可能であり、特に、屈曲部材よりも被写体側のレンズが大きく突出した単焦点光学系には有効である。
以上説明したように、第1の光軸から入射した光束を略直角である第2の光軸方向に折り曲げるプリズム85と、被写体から光束が入射する第1レンズ群81を使用位置と収納位置とに移動させる第1移動部材と、プリズム85を屈曲位置と退避位置とに移動させる屈曲移動部材とを備え、屈曲移動部材は、プリズム85を屈曲位置と退避位置との間で回転させる、第1の光軸と平行である回転軸75bを備える構成としたために、簡単な構成で、位置精度を良くプリズム85を退避させることができ、退避させる構成が大きくならないので、レンズユニット12を小さくすることができる。
また、回転筒32が固定筒31内で回転して、第1保持部材71が使用位置と収納位置に移動させられ、屈曲移動部材がプリズム85を回転筒32の回転作動する外側に退避させる構成であるために、プリズム85よりも被写体側のレンズが大きく突出した光学系や被写体側のレンズが大きく移動する高倍率のズームレンズであっても、未使用状態でレンズユニットの奥行き方向が短くなり、また、プリズム85を固定筒31と第2保持部材72の空いた空間に退避させるので、レンズユニットを小型にすることができる。
また、プリズム85の退避位置が第2の光軸77から外れた位置であるために、プリズム85が退避しても、第2の光軸77の方向に大きくならず、レンズユニットを小型にすることができる。
また、回転筒32からの駆動力が伝達部材から屈曲移動部材に断続して伝達される構成であるために、回転筒32の駆動力により、プリズム85を沈胴させるとともに、変倍など他の部材の移動にも利用することができ、簡単な構成で、製造費用が安くなる。
また、第1保持部材71を沈胴させる時に、回転筒32は、伝達部材を駆動させた後に第1移動部材71を駆動させる構成であるために、使用時のプリズム85の空間に第1保持部材71を退避させるので、プリズム85と第1保持部材71が干渉することなく、レンズユニット内の空間を共有させることができ、レンズユニットが小型になる。
また、第2保持部材72を使用位置と退避位置とに移動させるのに、第2保持部材72に設けられた当接部72dをプリズム保持部材75に設けられた係合部75dに当接させる構成であるために、屈曲移動部材がプリズム85を退避位置に移動させることと併せて、第2保持部材72を退避させることができるので、第2保持部材72を退避させる特別な構成が不要であり、レンズユニット12が小型になる。
また、第2保持部材72を第2の光軸と平行に固定されたガイド軸に摺動可能に装着された構成であるために、沈胴移動機構を変倍移動機構に使用することができ、レンズユニット12が小型になる。
本発明のデジタルカメラの外観を模式的に示す斜視図(a)および背面図(b)。 本発明のデジタルカメラの構成を模式的に示す図。 本発明のレンズユニットの広角状態の構成を示す透視側面図(a)および透視正面図(b)。 本発明のレンズユニットの固定筒の展開図(a)、回転筒の展開図(b)、直進筒の展開図(c)、変倍回転筒の展開図(d)、変倍直進筒の展開図(e)および第1保持部材の展開図(f)。 本発明のレンズユニットの望遠状態の構成を示す透視側面図(a)および透視正面図(b)。 本発明のレンズユニットのプリズム退避状態の構成を示す透視側面図(a)および透視正面図(b)。 本発明のレンズユニットの収納状態の構成を示す透視側面図(a)および透視正面図(b)。
符号の説明
10 カメラ筐体
12 レンズユニット
15 表示部
19 レリーズボタン
20 電源ボタン
25 撮像レンズ駆動部
26 撮像素子
27 制御部
31 固定筒
31a 内ヘリコイド(第1移動部材)
31b 直進溝
31c 開口
31d 円周溝
31e 導入溝
32 回転筒
32a 外ヘリコイド(第1移動部材)
32b 直進溝
32c 円周ギヤ
32d バヨネット部
32e 菱形フォロア
32f 変倍連動突起
32g 沈胴連動部(伝達部材)
33 直進筒
33a 直進リブ
33b 直進溝
33d バヨネット爪部
33e 円周穴
33f リード穴
34 変倍回転筒
34a カムフォロア
34d バヨネット部
34e 円周溝
34f カム溝
35 変倍直進筒
35a 直進リブ
35b 直進穴
35d バヨネット爪部
36 第1モータ(アクチュエータ)
37 減速ギヤ列
38 長ギヤ
39 連動ギヤ(屈曲移動部材)
39a 沈胴連動突起(伝達部材)
51 第2ガイド軸
61 第3ガイド軸
62 第3駆動軸
63 第3モータ
70 筐体
70a ガイド溝
70b 軸保持部
70c 規制部
71 第1保持部材
71a カムフォロア
72 第2保持部材
72a 第2摺動ガイド穴
72b 第2ばね(第2移動部材)
72c 変倍当接部
72d 沈胴当接部(第2移動部材)
72t 手ぶれ補正ユニット
73 第3保持部材
73a 第3摺動ガイド穴
73b 第3係合ねじ
73c 回転止め部
75 プリズム保持部材(屈曲保持部材)
75a 腕
75b プリズムギヤ(屈曲移動部材)
75c プリズムばね
75d 沈胴当接突起(第2移動部材)
76 第1の光軸
77 第2の光軸
81 第1レンズ群
82 第2レンズ群
82t 手ぶれ補正レンズ
83 第3レンズ群
85 プリズム(屈曲部材)
91 連動軸
91a 変倍連動部
91b 変倍当接突部
91c ストッパー
91d 直進突起
91e 連動ばね
99 シャッタユニット

Claims (7)

  1. 被写体からの光を撮像素子上に結像させるレンズユニットにおいて、
    第1の光軸方向に配置され被写体から光束が入射する第1レンズ群と、
    筐体から突出する使用位置と前記筐体内に収納される収納位置とに前記第1レンズ群を第1の光軸方向に移動可能に保持する第1保持部材と、
    第1の光軸を略直角である第2の光軸方向に折り曲げる屈曲部材と、
    第1の光軸を第2の光軸方向に折り曲げる屈曲位置と前記第1保持部材を収納する空間を形成させる退避位置とに前記屈曲部材を移動可能に保持する屈曲保持部材と、
    前記第1保持部材を前記使用位置と前記収納位置とに移動させる第1移動部材と、
    前記屈曲保持部材を前記屈曲位置と前記退避位置とに移動させる屈曲移動部材とを備え、
    前記屈曲移動部材は、前記屈曲部材を前記屈曲位置と前記退避位置との間で回転させる、第1の光軸と平行に配置された回転軸を備え、
    該レンズユニットは、
    前記筐体に固定された固定筒と、前記固定筒に対して回転させられる回転筒とを備え、
    前記第1移動部材は、少なくとも前記回転筒と前記固定筒で構成され、
    前記屈曲部材が退避する前記退避位置は、前記回転筒の略作動範囲外の位置であることを特徴とするレンズユニット。
  2. 前記退避位置は、第2の光軸から外れた位置であることを特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。
  3. 前記回転筒と連動して駆動され、前記屈曲移動部材に駆動力を伝達する伝達部材を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のレンズユニット。
  4. 前記回転筒からの駆動力が前記伝達部材から前記屈曲移動部材に断続して伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載のレンズユニット。
  5. 前記第1保持部材を前記使用位置から前記収納位置に移動させる時に、前記回転筒は、前記伝達部材を駆動させた後、前記第1移動部材を駆動させるように構成されていることを特徴とする請求項3または4に記載のレンズユニット。
  6. 第2の光軸上に設けられた第2レンズ群と、
    前記第2レンズ群を第2の光軸方向に移動可能に保持する第2保持部材と、
    前記第2保持部材を使用位置と退避位置とに移動させる第2移動部材とを備え、
    前記第2移動部材は、前記第2保持部材に設けられた当接部と、前記屈曲保持部材または前記屈曲移動部材に設けられた係合部とが当接することで、前記第2保持部材を前記使用位置と前記退避位置とに移動させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のレンズユニット。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のレンズユニットと、
    前記レンズユニットによって導かれた光を受光する撮像素子とを備えることを特徴とする撮像装置。
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