JP4948315B2 - レンズ鏡筒および光学機器 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、デジタルカメラ、銀塩カメラやビデオカメラなどの光学機器に用いられるレンズ鏡筒に関する。
高倍率ズームレンズを備える撮像装置では、複数のレンズ群のうちの1群レンズが凸レンズであることから、2群レンズより奥側(結像側)が拡大されて見え、内部に入ったゴミ等が拡大されて見えてしまう。
従来、レンズ鏡筒内のレンズに付着したゴミ等を除去する技術として、レンズ鏡筒に着脱自在に取り付けられる外装部品を備え、該外装部品を取り外した位置に、レンズ鏡筒の内部空間と外部とを連通する貫通穴を形成したものが提案されている。
この提案では、貫通穴に差し込んだノズル等から空気を吹き込むことで、レンズ鏡筒内のレンズの表面に付着したゴミ等を容易に除去することができるとしている(特許文献1)。
特開平9−5603号公報
しかし、上記特許文献1では、レンズ鏡筒から外装部品を取り外して貫通穴から空気を吹き込まなければならず、レンズ表面に付着したゴミの除去作業が面倒である。
特に、バリア機構のついているレンズ鏡筒では、バリア機構のすきまからゴミ等が入りやすく、バリア羽根が砂や塵等を弾いてレンズ鏡筒内に入れてしまうことがある。
砂や塵等がレンズ鏡筒の内部にまで入ってしまうと、1群レンズを通して砂や塵等が見え、特に、1群レンズが凸レンズの場合は、拡大されて砂や塵が見えるため美観が悪くなる。
そこで、本発明は、第1レンズ群レンズを通して見える箇所にゴミ等が入りにくくすることができ、かつゴミ等が入った場合においても該ゴミ等を容易に除去することができるレンズ鏡筒および光学機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、複数のレンズ群をそれぞれ保持する複数のレンズ保持部材と、前記複数のレンズ群のうちの第2レンズ群、または該第2レンズ群より結像面側のレンズ群を保持する前記レンズ保持部材の被写体側を向く部位に周方向に沿って形成された溝と、該溝の内周側の壁面に形成され、光軸に対して平行な円柱面と、前記溝の外周側の壁面に形成され、被写体側に向けて次第に拡径するテーパ面と、を備え、前記溝の位置が、該溝が形成された前記レンズ保持部材の被写体側に位置するレンズ群の結像面側の開口部の径方向外側に配置される、ことを特徴とする。
本発明の光学機器は、複数のレンズ群をそれぞれ保持する複数のレンズ保持部材を有するレンズ鏡筒を備える光学機器であって、前記レンズ鏡筒として、請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒が用いられる、ことを特徴とする。
本発明によれば、第1レンズ群を通して見える箇所にゴミ等が入りにくくすることができ、かつゴミ等が入った場合においても該ゴミ等を容易に除去することができる。
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施の形態の一例であるレンズ鏡筒(沈胴状態)を説明するための断面図、図2は図1の部分拡大図、図3は図1に示すレンズ鏡筒のワイド端の撮影状態での断面図、図4は図3の部分拡大図である。
図5は1群鏡筒の斜視図、図6は2群鏡筒の斜視図、図7は2群鏡筒、3群鏡筒、および絞りシャッターユニットの関係を示す斜視図である。
図1〜図4に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒は、1群鏡筒1、2群鏡筒2、3群鏡筒3、4群鏡筒4、CCDホルダー5、絞りシャッターユニット6、移動カム71、駆動筒73、直進筒74、および鏡筒全体を覆って保護するカバー筒75を備える。
1群鏡筒1は、内部に1群レンズ(第1レンズ群)10を有し、1群レンズ10と一体になって光軸方向に移動する。1群レンズ10は、1群レンズ保持枠11に保持され、1群調整環12を介して1群鏡筒1に固定される。1群レンズ10は、光学的に+のパワーを持つ凸レンズになっている。
1群鏡筒1の内周側には、金属製のカムピン1aが一体に圧入されている。また、1群鏡筒2には、階段状の受け面1g(図5参照)が3ヶ所に設けられている。1群調整環12を組立てる角度位相によって1群調整環12の光軸方向を受ける受け面1gの高さを変化させることができ、これにより、1群レンズ10の光軸方向の位置を調整する。
1群レンズ保持枠11には、1群調整環12の円錐面12aに接する球R面11aが設けられている。そして、1群レンズ保持枠11の角度を変えることにより、撮影レンズ全体の光学性能が最も良くなるように調整すべく、1群レンズ10を倒れ調整可能に構成している。
1群レンズ10の倒れを調整して該1群レンズ10を接着した後、1群鏡筒1に後述するバリア機構を組み込み、最後に化粧板18で蓋をする。
2群鏡筒(レンズ保持部材)2は、2群レンズ(第2レンズ群)20を保持しており、2群鏡筒2と一体に設けられたカムピン2a(図6参照)が移動カム筒71のカム溝71eに沿って光軸方向に移動することで2群鏡筒2が直進移動する。
2群鏡筒2の被写体側を向く部位には、2群レンズ20と同心円状に2つの溝2cが円周方向全周に形成されている。溝2cの内周側の壁面は、光軸と略平行な円柱面2dとされ、溝2cの外周側の壁面は、被写体側に向けて次第に拡径する全周テーパ面2eとされている。
図4の矢印Oに示すように、この溝2cの内周側の円柱面2dは、砂や埃などのゴミ100gが入ったとき、ゴミ100gを引っ掛けることにより、ゴミ100gが中央の2群レンズ20まで到達することを阻止する。
また、溝2cの径は1群レンズ10のR2面側の径より大きくなっているため、被写体側から覗いた場合に、1群レンズ10が凸レンズで拡大されても、溝2cを被写体側から見ることはほとんど不可能である。
溝2cの内周側の円柱面2dは、全周に沿って形成されているため、図6の矢印Qに示すように、重力方向を図6の下側としたときに、上側にあるゴミ100gは溝2cを伝って矢印Q方向(下側)に移動する。
また、レンズ鏡筒を動かして姿勢を変えたときや、重力等の外力が加わったときに、溝2dに引っ掛かったゴミ100gが溝2cの外周側の全周テーパ面2eを伝って光軸外の矢印P方向に排出される。これにより、1群レンズ10を通して見える範囲にゴミが入りにくい構造とすることができる。
なお通常遮光線として使う形状は、被写体側から来た光を光軸から遠ざける方向に反射、分散させるように設計する。本発明のこの形状ではテ−パ面2eは光線を光軸のある内側に反射するため、遮光線としては十分には機能しないため、遮光線と類似してはいるが、形状の角度及び目的効果がまったく異なるものである。
3群鏡筒3は、3群レンズ保持枠31に3群レンズ30が保持されている。3群レンズ保持枠31は、2つのマグネット31aと一体に形成されており、3つのボール35を挟んで3群鏡筒3に不図示のバネで光軸方向に押し付けられている。
3群鏡筒3には、3群レンズ保持枠31のマグネット31a部分を挟んで固定されたコイル32とホール素子33とが設けられ、コイル32とホール素子33とは、フレキシブル基板34を介して不図示の制御基板に接続されている。
フレキシブル基板34を介してコイル32に通電することにより、3群鏡筒3内で3群レンズ保持枠31は、光軸と直交する方向に電磁力を受け、前述のボール35が転動体となり、光軸と直交する平面上を移動することができる。
ホール素子33は、マグネット31aの位置変化により出力を変化させるため、かかる出力変化を基に3群レンズ保持枠31の移動量を検出することができる。
4群鏡筒4は、4群レンズ40を保持しており、不図示の2本のガイドバーにより軸支されて光軸方向に移動可能になっている。4群鏡筒4を駆動するAFモーター42のモーター軸には、スクリューネジ42aが形成されており、スクリューネジ42aにはナット41が螺合されている。
4群鏡筒4は、不図示の引っ張りバネによりナット41に対して光軸方向に付勢されている。従って、AFモーター42の駆動により、ナット41が光軸方向に移動することにより、4群鏡筒4が光軸方向に移動する。
CCDホルダー5は、CCDセンサ50を保持するための枠である。CCDセンサ50の被写体側には、ゴム等の弾性部材52が配置され、弾性部材42とCCDセンサ50との間には、IRカットフィルタ51が配置されている。
また、弾性部材52、IRカットフィルタ51、CCDセンサ50は、IRプレート54とCCDプレート53とにより光軸方向に挟まれてユニット化されている。このユニットが、CCDホルダー5に不図示のビスにより押圧固定されている。
絞りシャッターユニット6は、フレキシブル基板63を介して不図示の制御基板に接続されている。絞りシャッターユニット6は、被写体側に2枚のシャッター羽根61を有し、結像面側に6枚の絞り羽根62を有する。
2枚のシャッター羽根61は、電磁駆動により電気的に開閉可能になっている。6枚の絞り羽根62は、不図示のモーターの駆動により同時に開閉動作し、これにより、絞り開口径を変化させて、絞り値を制御する。
移動カム筒71は、外周側にカム溝71dが形成されるとともに、内周側にカム溝71e、カム溝71f、カム溝71gが形成され、また、カムピン71a、ドライブピン71b及び爪71cが一体に形成されている。
固定筒72は、内周側にカム溝72aを有し、移動カム筒71のカムピン71aがこのカム溝72aに沿って移動することが可能になっている。
駆動筒73は、固定筒72の外周部に回転可能に嵌合されており、外周側には不図示のギア部が一体に形成されている。ギア部は、不図示の減速機構を介して不図示のPZモーターに連結されている。
直進筒74は、結像面側の端部外周部にキー部74aを有し、キー部74aが固定筒72の内周側に形成された溝72bに嵌合することで、回転が規制された状態で、溝72bに沿って光軸方向に移動可能となっている。
直進筒74は、キー部74aが移動カム筒71の爪71cにより光軸方向への相対移動が規制されるため、回転しながら光軸方向に移動する移動カム筒71と共に直進筒74は回転せずに光軸方向に移動する。
次に、上記のように構成されたレンズ鏡筒の動作例を説明する。
PZモーターの回転駆動により、駆動筒73が回転する。駆動筒73には、内周側に光軸方向に沿って縦溝73aが形成され、縦溝73aに移動カム筒71のドライブピン71bが嵌合しドライブピン71bは駆動筒73に対して相対的に光軸方向に沿って直進可能となる。
また、ドライブピン71bが縦溝73aに嵌合することで、駆動筒73が回転すると移動カム筒71が同時に回転し、移動カム筒71はカム溝72aに沿って回転しながら光軸方向に移動する。
移動カム筒71のカムピン71aが固定筒72のカム溝72aに沿って回転しながら光軸方向に直進移動するとき、1群鏡筒1の直進キー1bが直進筒74の不図示の直進溝に沿って移動するため、1群鏡筒1は回転せずに光軸方向に直進移動する。
また、1群鏡筒1の内周側のカムピン1aが移動カム筒71の外周側のカム溝71dに沿って移動するため、1群鏡筒1が光軸方向の前後に移動する。
同様にして、2群鏡筒2にはカムピン2a及び直進リブ2bが一体に形成され、3群鏡筒3にはカムピン3a及び直進キー3b、直進リブ3cが一体に形成され、絞りシャッターユニット6にはカムピン6a、直進キー6bが一体に形成されている(図7参照)。
そして、カムピン2aはカム溝71e、カムピン3aはカム溝71f、カムピン6aはカム溝71gに沿ってそれぞれ移動する。
図7を参照して、3群鏡筒3の直進リブ3cは1対のリブが1組となっており、2つのリブの間に絞りシャッターユニット6の直進キー6bが入り、2つのリブの円周方向の外側を2群鏡筒2の直進リブ2bが挟むように配置される。
そして、2群鏡筒2、3群鏡筒3、および絞りシャッターユニット6が回転せずに光軸方向に直進移動する。
3群鏡筒3は、直進キー3bが固定筒72の直進溝72bに、直進筒74の後から嵌合しており、3群鏡筒3は回転せずに光軸方向に移動するため、2群鏡筒2も絞りシャッターユニット6も回転せずに光軸方向に直進移動することができる。
以上のように、PZモーターの回転駆動により、1群レンズ10、2群レンズ20、3群レンズ30および絞りシャッターユニット6の位置を光軸方向に移動させることができる。
そして、各カム溝の曲線を適切に設計することにより、沈胴位置から撮影状態の位置、光学系のズーム領域でワイド端からテレ端までの位置に光学系を移動させることができる。
次に、図8〜図13を参照して、1群鏡筒1に組み込まれるバリア機構について説明する。
図8はバリア機構の分解斜視図、図9はバリア羽根の閉状態でのバリア機構の正面図、図10はバリア羽根の開状態でのバリア機構の正面図、図11はバリア羽根が開きかかった回転途中の状態でのバリア機構の正面図である。
図12は2対のバリア羽根を結像面側から見た図、図13はバリア駆動環と移動カム筒との関係を説明するための図である。
図8に示すように、バリア機構は、バリア駆動環13、バリアカバー14、バリア内羽根15、バリア外羽根16、およびスプリング17を有する。
バリア駆動環13には、図8および図9に示すように、円周方向の3ヶ所に径方向外方に突出するフランジ部13dが設けられている。フランジ爪部13dが1群鏡筒1の3ヶ所のバヨネット爪部1dにバヨネット構造により引っ掛けられることで被写体側から光軸方向の位置が規制される。
結像面側は、図3を参照して、バリア駆動環13のレール部13eと1群鏡筒1のレール部1eとが接して摺動することで光軸方向の位置が規制される。また、光軸と直交する方向には、1群鏡筒1の径嵌合穴1kとバリア駆動環13の径嵌合部13hとが径方向で嵌合し、バリア駆動環13が回転可能な状態で保持される。
バリア駆動環13には、図9に示すように、結像面側から被写体側に向けて広くなるテーパ状の穴13aが形成されている。穴13aの位置は、バリア閉状態でバリア内羽根15の外周部15dの径方向外側で、バリア外羽根16に対しても径方向の略外側に位置している。
また、穴13aの位置は、バリア駆動環13の径嵌合部13hと1群鏡筒1の径嵌合穴1kとの嵌合部、及びレール部13eとレール部1eとの摺動部よりも径方向内側に配置されている。
穴13aの結像面側の外周部分は、図2および図3を参照して、結像面側に向けて次第に細くなるテーパ状に突出した形状になっている。
即ち、結像面側の穴13aを細くして、その外周をテーパ形状としている。これにより、一度穴13aに入ったゴミがレンズ鏡筒を下向きにしたときなどに、穴13aから再び出にくくすることができるとともに、1群レンズ10の開口部13bからゴミを出やすくすることができる。
バリアカバー14は、1群レンズ10の開口穴を有する蓋部材であり、外周部には、爪14a,爪14bがそれぞれ2つずつ形成されている。
爪14a,爪14bを1群鏡筒1のバヨネット爪部1i,1jにバリアカバー14を回転させて引っ掛けることにより、バリアカバー14が1群鏡筒1に固定される。なお、図9〜図11では、説明の便宜上、バリアカバー14の図示は省略している。
2枚のバリア内羽根15および2枚のバリア外羽根16は、共に回転方向が対称になるように開閉自在に配置されて閉状態でバリアカバー14の開口穴を塞いで1群レンズ10を保護する。
バリア内羽根15の基部には、表裏に軸15aが突設されており、一方の軸15aは1群鏡筒1の穴1hに嵌合され、他方の軸15aはバリア外羽根16の穴16cに嵌合されている。これにより、バリア内羽根15とバリア外羽根16は、軸15aを中心に同軸で回転可能となる。
そして、開くときはバリア内羽根15の外周部15dがバリア外羽根16の爪16aに引っ掛かり、閉じるときバリア内羽根15の先端部15bがバリア外羽根16の爪16bに引っ掛かる。これにより、バリア外羽根16は、バリア内羽根15の動きに連動して回転駆動する。
スプリング17は、引っ張りバネであり、2枚のバリア内羽根15のフック部15eとバリア駆動環13の軸13gとの間に掛け渡されて両者を引き合っている。バリア駆動環13の連動レバー13fは、1群鏡筒1の穴1fを貫通しており、沈胴時には先端が移動カム筒71まで到達する位置に配置される。
図13に示すように、移動カム筒71は、連動レバー13fに対応する位置に切り欠き部71hを有し、切り欠き部71hは連動レバー13fを回転方向に押して回転させることができる。
図5に示すように、1群鏡筒1のバヨネット爪部1d,1i,1jは全て光軸と垂直な横方向にスライド成形されるため、バヨネット爪部1d,1i,1jの結像面側にはすべてスライド成形のための横穴1cが形成されている。この横穴1cは化粧板18で全て塞がれるため、ゴミは通らない。
これにより、1群鏡筒1には、穴部1fの他は、バリア内羽根15の軸15aが嵌合される穴1hと1群レンズ10が入る部分しか貫通穴は形成されない。穴1hは、バリア内羽根15で塞がれ、1群レンズ10が入る部分も、1群レンズ30と1群レンズ保持枠11、1群調整環12により塞がれる。
残る穴1fについては、バリア駆動環13の連動レバー13fと3ヶ所あるフランジ部13dのうちの1つを同じ位相に配置し、バリアが開状態から閉状態までの移動中常に覆われるように、そのフランジ部13dの角度を十分大きくなるようにしている。
これにより、連動レバー13fのフランジ部13dがバリア閉状態から開状態までバリア駆動環13の回転によりフランジ部13dが回転する間、常に穴1fをフランジ部13dで覆うことができる。この結果、図4に示すように、穴1fからゴミ100dが入れなくすることができる。
バリア内羽根15およびバリア外羽根16を閉じるときは、図13に示す移動カム筒71の切り欠き部71hと連動レバー13fとの作用により、バリア駆動環13は移動カム筒71の回転と連動して回転する。これにより、バリア内羽根15およびバリア外羽根16が閉じ方向に回転する。
バリア駆動環13は、バリア閉状態のとき、移動カム筒に連動レバー13fが押されて図9の矢印A方向に回転させられることにより、光軸を中心とする矢印A方向の力を受け閉位置の位相まで回転する。
このとき、スプリング17がチャージされ、2枚のバリア内羽根15の一方のバリア内羽根15はスプリング17に引っ張られることにより軸15aを中心として矢印B方向に回転し、他方のバリア内羽根15と突き当たる位置で停止する。
また、バリア外羽根16も前述のバリア内羽根15の作用により矢印C方向に回転してバリア内羽根15およびバリア外羽根16が閉じられる。
バリア内羽根15およびバリア外羽根16を開くときは、移動カム筒71の回転により連動レバー13fに加えられる力が開放されると、図11に示すように、チャージされたスプリング17の力によりバリア駆動環13が矢印G方向に回転する。
これにより、バリア駆動環13は、ある位相でバリア駆動環13の壁13cがバリア内羽根15の突起15cを押すことによりバリア内羽根15は矢印H方向の回転力を受けて回転を始める。
このとき、バリア外羽根16の爪16aにバリア内羽根15の外周部15dが突き当たるため、バリア外羽根16も矢印I方向に回転を始める。なお、図11では、バリア外羽根16を片側のみはずしてある。
また、移動カム筒71の切り欠き部71hと連動レバー13fが離れるとバリア駆動環13の回転を抑えるものがなくなるため、スプリング17が緩む矢印D方向にさらにバリア駆動環13が回転する。
バヨネット爪部1jは、バリア内羽根15のストッパーとしても機能する。バリア内羽根15の外周部15dがバヨネット爪部1jに突き当たるまで、バリア内羽根15が矢印E方向に回転し、バリア外羽根16もバリア内羽根15の外周部15dに押されて一体に矢印F方向に回転し、図10のバリア開状態になる。
バリア内羽根15の開動作のとき、バリア内羽根15とバリア駆動環13との間にゴミが挟まった場合は、バリア内羽根15の回転により、図4のゴミ100eを矢印Lで示すようにバリア駆動環13の穴13aからゴミ100cの位置に掃き入れることができる。
また、バリア内羽根15が閉状態で、バリア内羽根15とバリア外羽根16との隙間から入って羽根の側面に付いた図2のゴミ100aを矢印Jで示すようにバリア駆動環13の穴13aからゴミ100cの位置に掃き入れることができる。
同様に、バリア外羽根16とバリアカバー14との隙間から入って羽根の側面に付いた図2のゴミ100bを矢印Kで示すようにバリア駆動環13の穴13aからゴミ100cの位置に掃き入れることができる。
また、テーパ状の穴13aは、バリア内羽根15の外周部15dを回転する形になるため、より広い羽根の範囲についたゴミを穴13aに落とすことができる。
また、テーパ状の穴13aの位置は、バリア開状態のとき、バリア内羽根15によりほぼ覆われるため、開状態では穴13aからゴミが出てくることを防止でき、図4の矢印M、矢印Nで示すように、レンズ開口部13bよりゴミ100fが出てくることになる。
また、ゴミがバリア駆動環13の径嵌合部13h、レール部13eやフランジ部13dまで届きにくくなるため、バリア駆動環13の動きを妨げることが少なくなる。
なお、本発明は上記実施の形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、デジタルカメラに用いるレンズ鏡筒を例示したが、これに限定されず、銀塩カメラやビデオカメラ、カメラ機能付携帯機器、その他の光学機器や光学機器を含む装置に用いられるレンズ鏡筒に本発明を適用してもよい。
本発明の実施の形態の一例であるレンズ鏡筒(沈胴状態)を説明するための断面図である。 図1の部分拡大図である。 図1に示すレンズ鏡筒のワイド端の撮影状態での断面図である。 図3の部分拡大図である。 1群鏡筒の斜視図である。 2群鏡筒の斜視図である。 2群鏡筒、3群鏡筒、および絞りシャッターユニットの関係を示す斜視図である。 バリア機構の分解斜視図である。 バリア羽根の閉状態でのバリア機構の正面図である。 バリア羽根の開状態でのバリア機構の正面図である。 バリア羽根が開きかかった回転途中の状態でのバリア機構の正面図である。 2対のバリア羽根を結像面側から見た図である。 バリア駆動環と移動カム筒との関係を説明するための図である。
符号の説明
1 1群鏡筒
1e レール部
1k 径嵌合穴
2 2群鏡筒
2c 溝
2d 円柱面
2e テーパ面
3 3群鏡筒
4 4群鏡筒
10 1群レンズ
13 バリア駆動環
13a 穴
13d フランジ部
13e レール部
13h 径嵌合部
14 バリアカバー
15 バリア内羽根
16 バリア外羽根
17 スプリング
20 2群レンズ
30 3群レンズ
40 4群レンズ

Claims (3)

  1. 複数のレンズ群をそれぞれ保持する複数のレンズ保持部材と、
    前記複数のレンズ群のうちの第2レンズ群、または該第2レンズ群より結像面側のレンズ群を保持する前記レンズ保持部材の被写体側を向く部位に周方向に沿って形成された溝と、
    該溝の内周側の壁面に形成され、光軸に対して平行な円柱面と、
    前記溝の外周側の壁面に形成され、被写体側に向けて次第に拡径するテーパ面と、を備え
    前記溝の位置が、該溝が形成された前記レンズ保持部材の被写体側に位置するレンズ群の結像面側の開口部の径方向外側に配置される、ことを特徴とするレンズ鏡筒。
  2. 前記複数のレンズ群のうちの第1レンズ群が凸レンズである、ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  3. 複数のレンズ群をそれぞれ保持する複数のレンズ保持部材を有するレンズ鏡筒を備える光学機器であって、
    前記レンズ鏡筒として、請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒が用いられる、ことを特徴とする光学機器。
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