JP6493785B2 - レンズ鏡筒及び撮像装置 - Google Patents

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本発明は、レンズ鏡筒及び撮像装置に関し、特に耐衝撃性を有するレンズ鏡筒及びそれを用いた撮像装置に関する。
撮像装置であるデジタルスチルカメラ等に用いられるレンズ鏡筒は、一般的に複数のレンズ群をそれぞれ保持する固定筒や回転筒など複数の筒部材からなり、これら複数の筒部材は、それぞれがカム結合等によって互いに連結された状態となっている。このような構成により、各筒部材は、それぞれが光軸方向に適宜相対移動し、ズーム動作(変倍動作)等を実現している。
このようなレンズ鏡筒を有するデジタルスチルカメラは、ユーザーがポケットや鞄に携帯し、撮像を所望する際に取り出して使用されることが多い。ここで、撮像を所望するユーザーが、デジタルスチルカメラを取り出したり或いは撮像している際に、誤って床面等に落下させてしまう可能性がある。そこで、落下衝撃に対して耐衝撃性を備えたレンズ鏡筒が望まれている。
落下衝撃による問題の一例として、カム溝が設けられた筒とカムピンで係合した移動枠とが、お互いに離れる方向にゆがんでしまい、これによりカム溝からのカムピンの脱落を招く恐れがある。これに対し特許文献1には、筒に設けられたカム溝にフラット部を設け、それに係合しているカムピンにもフラット部を設け、これによりカムピンとカム溝が離れる方向の力が発生しにくくし、沈胴時に衝撃を受けたときにカムピンがカム溝から脱落することを抑制したレンズ鏡筒が開示されている。
特開2014−142666号公報
ところで、特許文献1のレンズ鏡筒では沈胴時における落下衝撃時にしか対応できず、またカムピンがカム溝から脱落してしまうという問題以外にも、移動枠の位置決め基準となる固定筒が落下衝撃によりゆがんでしまい、それに伴って、それぞれの移動枠の間隔がズレたり、偏芯を起こしたりし、光学性能の劣化を招く恐れがある。特にレンズの高性能化に伴いレンズ口径が大きくなり、レンズ鏡筒自体が重くなったときに、かかる不具合が顕著に生じる傾向がある。これに対し、固定筒の肉厚を増大させれば剛性が増大するので、耐衝撃性を向上させることができるという考えもある。しかしながら、固定筒の肉厚を単に増大させるのみでは、レンズ口径が変わらないのにも関わらず、レンズ鏡筒が肥大化してしまい、更に重くなるという新たな問題が生じる。
本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、小型でありながらも、耐衝撃性を確保したレンズ鏡筒及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
、「地板部」は、第1固定筒部と一体でも良いし、或いは別体で作成して第1固定筒部に組み付けることで、アセンブリとして用いられるものでも良い。
請求項に記載のレンズ鏡筒は、撮像装置に対して固定される固定筒と、前記固定筒に対して光軸方向に移動可能となっている保持枠と、前記保持枠により保持されて移動する光学系とを有するレンズ鏡筒であって、
前記固定筒は、第1固定筒部と、前記第1固定筒部と同軸に配置された第2固定筒部材とを有し、
前記第1固定筒部材は、光軸直交方向に延在し且つ前記第2固定筒部の端部に連結される地板部有し、
前記第2固定筒部の端部には、光軸方向に突出した第1ボスと第2ボスとが形成され、
前記地板部には前記第1ボスに嵌合する第1穴と、前記第2ボスに係合する長孔である第2穴とが形成されており、前記第1ボスと前記第1穴とが嵌合することで、前記第1固定筒部と前記第2固定筒部との光軸直交方向の位置決めが行われ、前記第2ボスと前記第2穴とが係合することで、前記第1固定筒部と前記第2固定筒部との相対回転方向の位置決めが行われるようになっており、
前記第1固定筒部材と前記第2固定筒部材はねじ結合されるようになっており、
前記地板部に設けた保持筒部の外周面もしくは、第2固定筒部の端部内径部は、複数の突起を形成しており、前記複数の突起は、光軸直交方向に対向する前記第2固定筒部の端部内径部もしくは、前記地板部に当接しており、前記第2固定筒部の端部内周の半径をRとしたときに、前記突起の周方向の間隔は1.4R以下であり、
周方向に並んだ前記複数の突起は、ねじ結合のために設けられた肉厚部との干渉を回避するために、一部が間引かれていることを特徴とする。
本発明によれば、前記地板部に設けた保持筒部の外周面もしくは、第2固定筒部の端部内径部が、複数の突起を形成しており、前記複数の突起が、光軸直交方向に対向する前記第2固定筒部の端部内径部もしくは、前記地板部に当接しているので、前記第2固定筒部と前記地板部との連結強度が高まり、前記地板部を介して前記第1固定筒部に対して前記第2固定筒部を確実に固定することが出来、これにより前記固定筒の外径を増大させることなく、その剛性を高めることができるから、耐衝撃性を向上させることができる。又、前記地板部や前記第2固定筒部の成形精度を考慮すると、前記第2固定筒部の端部内径部と前記地板部とを全周で当接させる場合よりも、前記突起のみを当接させる場合の方が生産性が高いといえる。特に、前記第2固定筒部の端部内周の半径をRとしたときに、前記突起の周方向の間隔を1.4R以下とすると、前記突起を周方向に沿って5個以上設けることができるから、これにより前記第2固定筒部と前記地板部との連結強度を更に高めることができる。
請求項に記載のレンズ鏡筒は、請求項1に記載の発明において、前記第2固定筒部における前記地板部に連結される端部と反対側の端部には、光軸直交方向に延在したフランジ部が形成されていることを特徴とする。
一般的に筒部材の強度は、光軸直交方向に延在したフランジ部を設けることで向上する。ここで、前記第1固定筒部は、フランジ部と同様な構成である前記地板部を設けているので、前記地板部側で剛性が高くなっている。一方、前記第2固定筒部は、例えば被写体側の端部に前記フランジ部を形成することで、かかる端部側での剛性が高くなるのに対し、撮像素子側の端部では、スペース上の問題からフランジ部を設けることが困難であり、そのため剛性が低下しやすくなる。そこで、前記地板部と、フランジ部を設けていない前記第2固定筒部の端部とを連結することで、前記第2固定筒部の剛性を高めることが出来るのである。
請求項に記載のレンズ鏡筒は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第1固定筒部と、前記第2固定筒部と、前記地板部は、樹脂製であることを特徴とする。
前記第1固定筒部と、前記第2固定筒部と、前記地板部のいずれか1つ以上を金属製とすることもできるが、樹脂製にすると好ましい。特に、前記地板部に設けた保持筒部の外周面もしくは、第2固定筒部の端部内径部に突起を設ける場合、突起を設けた方を樹脂製にすることで、部品の精度を出しやすくなり、さらには安価に大量生産できる。
請求項に記載のレンズ鏡筒は、請求項1〜のいずれかに記載の発明において、前記固定筒の外径は50mm以上であることを特徴とする。
本発明は、特に前記固定筒の外径が50mm以上である比較的大型のレンズ鏡筒において効果がある。
請求項に記載の撮像装置は、請求項1〜のいずれかに記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする。
本発明によれば、小型でありながらも、耐衝撃性を確保したレンズ鏡筒及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。
本実施の形態に係るレンズ鏡筒を備えた撮像装置の一例であるデジタルスチルカメラの外観図である。 デジタルスチルカメラ1に取り付けられる本実施の形態にかかるレンズ鏡筒100の斜視図である。 レンズ鏡筒100を光軸方向物体側から見た正面図である。 図3のレンズ鏡筒100をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。 外側固定筒110と内側固定筒140とを地板部210を介して連結した固定筒を光軸直交方向から見た図である。 図5の構成を矢印VI方向から見た図である。 図5の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。 本実施の形態の効果を説明するための図である。 別な実施の形態にかかる図7と同様な断面図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係るレンズ鏡筒を備えた撮像装置の一例であるデジタルスチルカメラの外観図である。図1(a)は、デジタルスチルカメラ1の前面図であり、図1(b)は背面図である。
図1に示す様に、デジタルスチルカメラ1は、レンズ鏡筒と撮像素子を有する撮像部2、及び、カメラ本体部3よりなる。
撮像部2は、ズーム動作可能なレンズ鏡筒及びCCD等の固体撮像素子からなり、レンズ鏡筒を介して結像された被写体像を固体撮像素子で画像信号に変換できる。
カメラ本体部3は、LCD(Liquid Crystal Display;液晶表示素子)からなるLCD表示部6、EVF(Electronic View Finder;電子ビューファインダ)7、デジタルスチルカメラ1を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、撮像部2で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、LCD表示部6やEVF7への画像表示、不図示のメモリカードなどの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。
カメラ本体部3の前面には、上部適所にフラッシュ発光部4が設けられている。また、カメラ本体部3の背面には撮影画像の表示や記録画像の再生表示を行うLCD表示部6とEVF7が設けられている。
カメラ本体部3の上面には、シャッタボタン5と、シャッタボタン5の近くに「記録モード」と「再生モード」とを切換設定する、不図示の撮影モード切換スイッチが設けられている。記録モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカードに記録された撮影画像をLCD表示部6やEVF7に再生表示するモードである。
カメラ本体部3の背面には、再生画像のコマ送りや、撮影時にズーム操作を行うための再生コマ送りスイッチ/ズームスイッチ9が設けられている。再生コマ送りスイッチ/ズームスイッチ9における再生画像のコマ送りとは、カメラを再生モードに設定しメモリカード13に記録された画像をコマ番号とともにLCD表示部6に順次表示する様にしたものである。なお、LCD表示部6への画像表示を昇順方向(撮影順の方向)若しくは降順方向(撮影順と逆の方向)に変更指示することも可能である。また、撮影時のズーム操作は、再生コマ送りスイッチ/ズームスイッチ9を操作することにより、ズームレンズである撮像光学系をテレ方向若しくはワイド方向に変倍させる。
さらに、カメラ本体部3の背面には、画像表示を行うためのLCD表示部6とEVF7とを選択するEVF切換スイッチ8が設けられている。
また、カメラ本体部3の底面内部には、デジタルスチルカメラ1の動作用電源としての電池(図示せず)が設けられている。
図2は、デジタルスチルカメラ1に取り付けられる本実施の形態にかかるレンズ鏡筒100の斜視図であり、図3は、レンズ鏡筒100を光軸方向物体側から見た正面図であり、図4は、図3のレンズ鏡筒100をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
本実施の形態にかかるレンズ鏡筒100を、5群構成のズームレンズを例にとって説明する。レンズ鏡筒100は、物体側から順に第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、第5レンズ群L5からなる光学系を有する。第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4は互いの群間距離を変化させながら光軸方向に移動してズーミングを行う。また、第4レンズ群L4は独立して光軸方向に移動してフォーカシングも行う。第5レンズ群L5は撮像時に光軸方向に移動しないレンズ群である。レンズ群L1〜L5を通過した被写体光は、カメラ本体部3に取り付けられた固体撮像素子の撮像面に結像されるようになっている。
図4を参照して、レンズ鏡筒100の概略構成を説明する。レンズ鏡筒100は、光軸直交方向外方から、外側固定筒(第1固定筒部)110,直進筒120、回転筒130、内側固定筒140(第2固定筒部)を同軸に設けており、これら全てが樹脂製である。外側固定筒110は、像側端(図4で右端)に光軸直交方向内側に延在した地板部210を一体的に形成してなる。カメラ本体部3に固定される地板部210は、後述するように、内側固定筒140と連結する機能を有する。尚、地板部210を含む外側固定筒110と、内側固定筒140とで、固定筒を構成する。内側固定筒140の物体側端には、光軸直交方向内方に延在する環状のフランジ部141が一体的に形成されており、内側固定筒140の物体側の剛性を高めている。

更に外側固定筒110は、光軸方向に延在する一対のガイド溝111を内側面に設けている。直進筒120の外周には、ガイド溝111に係合する突起121が設けられており、これにより直進筒120は、回転することなく外側固定筒110に対して光軸方向に移動可能となっている。直進筒120の物体側端(図4で左端)の内周には、第1レンズ群L1を保持する第1保持枠112が取り付けられている。
直進筒120の内周には、金属製のピン150と、樹脂製のピン160が設けられている。光軸中心に回転のみ可能なように保持された回転筒130の外周には、ピン150、160をそれぞれ収容するカム溝131が形成されている。第2レンズ群L2を保持する第2保持枠113は、光軸方向に延在する2本のガイド軸114(図4では一本のみ図示)の端部に固定されている。ガイド軸114は、内側固定筒140の孔(不図示)に係合しており、この孔に対して摺動することで第2保持枠113とともに光軸方向に移動可能となっている。内側固定筒140内に設けられた第3レンズ群L3は、第3保持枠115により保持されており、光軸方向に延在する2本のガイド軸116(図4では一本のみ図示)に沿って光軸方向に移動可能となっている。
内側固定筒140内に設けられた第4レンズ群L4は、第4保持枠117により保持されており、光軸方向に延在する2本のガイド軸116に沿って光軸方向に移動可能となっている。第5レンズ群L5は、第5保持枠118により外側固定筒110の地板部210に固定されている。なお、第3レンズ群L3の物体側には、シャッタ機構119が配置されている。
次に、内側固定筒140と地板部210との連結態様について説明する。図5は、外側固定筒110と内側固定筒140とを地板部210を介して連結した固定筒を、光軸直交方向から見た図である。図6は、図5の構成を矢印VI方向から見た図であり、図7は、図5の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。
図4を参照して、地板部210は、外側固定筒110の端部から光軸直交方向内側に延在する第1環状部211と、第1環状部211の内方端から物体側に延在する第1円管部212と、第1円管部212の物体側端から光軸直交方向内側に延在する第2環状部213と、第2環状部213の内方端から物体側に延在する第2円管部(保持円筒部)214とを有している。第2円管部214は、外側固定筒110と同軸である。外側固定筒110と地板部210は、金型による射出成形で一体的に形成されると好ましい。
図6において、地板部210の第1環状部211には、点線で示すように3つの貫通孔215が形成されており、これに対応するようにして、内側固定筒140の端部には、図7に示すように3つのねじ孔142が形成されている。
更に、図6において、内側固定筒140の端部に、それぞれ円筒状である第1ボス143と第2ボス144が、像側(図6で紙面垂直方向)に突出するように形成されている。一方、地板部210の第1環状部211には、第1ボス143に対応して、円形の第1穴216が形成され、第2ボス144に対応して、長孔状の第2穴217が形成されている。第2穴217の長軸の延長線は、第1穴216の中心を通るようになっている。
内側固定部140を地板部210と連結する際には、第2円管部214を、内側固定筒140の端部内周に嵌合させた上で(図4、図7参照)、第1ボス143を第1穴216に嵌合させ、第2ボス144を第2穴217に係合させる。これにより、内側固定部140と第2地板部210とにある程度の製造誤差が生じていた場合でも、第2ボス144と第2穴217との冗長性により、組み付けを容易に行える。組み付け後においては、第1ボス143と第1穴216とが嵌合することで、内側固定筒140と、地板部210すなわち外側固定筒110との光軸直交方向の位置決めが行われ、且つ第2ボス144と第2穴217とが係合することで、内側固定筒140と外側固定筒110との相対回転方向の位置決めが行われるので、内側固定筒140と外側固定筒110とを精度良く同軸に配置できる。その後、図6に示すように、地板部210の貫通孔215に、小ねじBTを挿通し、内側固定筒140のねじ孔142に螺合させて締結を行うことで、地板部210を介して内側固定筒140と外側固定筒110とが一体化される。
図8は、本実施の形態の効果を説明するための図であり、内側固定部140の端部を、地板部210の第1穴216,第2穴217と共に模式的に示しているため、寸法は実際と異なる。レンズ鏡筒100を装着したデジタルスチルカメラ1を落下させた場合などに衝撃力が発生し、内側固定筒140を変形させる方向に大きな力が付与されたものとする。ここで、地板部210の第2穴217が長孔形状を有するので、第2ボス144は第2穴217の範囲内で相対移動可能である。更に、地板部210は、小ねじBTを介して内側固定筒140に連結されてはいるが、小ねじBTと、地板部210の貫通孔215との間には本来的に隙間があるので、大きな力が付与された場合、この隙間の分だけ内側固定筒140は変形(点線で図示)が可能である。つまり、第2円管部214が、内側固定筒140の端部内周に嵌合していないと仮定すると、第2ボス144が第2穴217で制限されるまで、内側固定筒140の変形が許容される恐れがあり、これによりレンズ群の保持枠の位置決めや移動を精度良く行えなくなることが懸念される。これに対し本実施の形態によれば、図7に示すように、第2円管部214を、内側固定筒140の端部内周に嵌合させているので、衝撃を受けた際に内側固定筒140の変形を効果的に抑制でき、レンズ群の保持枠の位置決め及び移動を精度良く行うことができる。
図9は、別な実施の形態にかかる図7と同様な断面図である。図9において、地板部210の第2円管部(保持筒部)214は、その外周に複数の突起218を形成している。突起218は、原則的には等間隔に形成されているが、内側固定筒140のねじ孔142を設けたことによる肉厚部145との干渉を回避するために、一部が間引かれている。つまり間に肉厚部145を挟んで隣接する突起218同士の間隔Δが最も大きくなるが、内側固定筒140の内径を2R(半径R)としたときに、間隔Δは1.4Rよりも小さくなっている。この場合、内側固定筒140の内周長は2πRであるから、突起218の最小間隔が1.4R以下である場合、突起218は少なくとも5個以上あることとなり、第2円管部214の突起218を、内側固定筒140の端部内周に係合させて組み付けた際に、強い保持剛性を発揮でき、衝撃力を受けた際の内側固定筒140の変形を抑制できる。又、地板部210の成形精度を考慮すると、第2円管部214の全周を内側固定筒140に当接させる場合に比べ、突起218のみを精度良く形成すれば良いので、製品の精度を確保しやすくなり、生産性が高くコストを抑えることができる。尚、ねじ孔142との干渉を回避しつつ、突起218を等間隔で設けても良い。又、地板部210の第2円管部214側に突起218を設けたが、その代わりに内側固定筒140の端部内径部側に突起を設けて、第2円管部214の円筒面外周に当接させるようにしても良い。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
レンズ鏡筒100の動作について説明する。ズーム動作時には、図2に示すモータMTが回転することで、不図示の動力伝達機構を介して回転筒130が回転する。すると、回転筒130のカム溝131が回転移動することで、ピン150,160が光軸方向及び回転方向に駆動力を受けるが、直進筒120はガイド溝111に係合する突起121により直進のみが可能とされているので、回転筒130の回転に応じて光軸方向に移動することとなる。これにより第1レンズ群L1は、光軸方向の所定位置へと変位する。
更に、第2保持枠113と、第3保持枠115は、回転筒130の内周に設けられたカム溝(不図示)に係合するピン(不図示)をそれぞれ有しており、回転筒130の回転に応じて、ガイド軸114が摺動する孔140a,116に沿って光軸方向に移動する。これにより第2レンズ群L2及び第3レンズ群L3は、光軸方向の所定位置へと変位する。
第4保持枠117は、不図示のモータと動力伝達機構を介して光軸方向に変位されるようになっている。回転筒130を回転させるためのモータMT及び第4保持枠117を駆動するモータは、ズーム動作時にはデジタルスチルカメラ1からの信号に応じて連動するので、第1レンズ群L1〜第4レンズ群L4をズームに適した位置へとそれぞれ変位させることができる。第5レンズ群L5は移動しない。又、第4保持枠117を駆動するモータは、デジタルスチルカメラ1からの信号に応じて独立して駆動されるので、フォーカシング時に第4レンズ群L4のみを光軸方向に変位させることができる。
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、以上の実施の形態では、外側固定筒110を第1円筒部とし、内側固定筒140を第2円筒部として説明したが、外側固定筒110を第2円筒部とし、内側固定筒140を第1円筒部としても良い。
1 デジタルスチルカメラ
2 撮像部
3 カメラ本体部
4 フラッシュ発光部
5 シャッタボタン
6 表示部
8 切換スイッチ
9 ズームスイッチ
13 メモリカード
100 レンズ鏡筒
110 外側固定筒
111 ガイド溝
112 第1保持枠
113 第2保持枠
114 ガイド軸
115 第3保持枠
116 ガイド軸
117 第4保持枠
118 第5保持枠
120 直進筒
121 突起
130 回転筒
131 カム溝
140 内側固定筒
142 ねじ孔
143 第1ボス
144 第2ボス
145 肉厚部
150 金属製のピン
160 樹脂製のピン
210 地板部
211 第1環状部
212 第1円管部
213 第2環状部
214 第2円管部
215 貫通孔
216 第1穴
217 第2穴
218 突起
L1〜L5 レンズ群
MT モータ

Claims (5)

  1. 撮像装置に対して固定される固定筒と、前記固定筒に対して光軸方向に移動可能となっている保持枠と、前記保持枠により保持されて移動する光学系とを有するレンズ鏡筒であって、
    前記固定筒は、第1固定筒部と、前記第1固定筒部と同軸に配置された第2固定筒部材とを有し、
    前記第1固定筒部材は、光軸直交方向に延在し且つ前記第2固定筒部の端部に連結される地板部有し、
    前記第2固定筒部の端部には、光軸方向に突出した第1ボスと第2ボスとが形成され、
    前記地板部には前記第1ボスに嵌合する第1穴と、前記第2ボスに係合する長孔である第2穴とが形成されており、前記第1ボスと前記第1穴とが嵌合することで、前記第1固定筒部と前記第2固定筒部との光軸直交方向の位置決めが行われ、前記第2ボスと前記第2穴とが係合することで、前記第1固定筒部と前記第2固定筒部との相対回転方向の位置決めが行われるようになっており、
    前記第1固定筒部材と前記第2固定筒部材はねじ結合されるようになっており、
    前記地板部に設けた保持筒部の外周面もしくは、第2固定筒部の端部内径部は、複数の突起を形成しており、前記複数の突起は、光軸直交方向に対向する前記第2固定筒部の端部内径部もしくは、前記地板部に当接しており、前記第2固定筒部の端部内周の半径をRとしたときに、前記突起の周方向の間隔は1.4R以下であり、
    周方向に並んだ前記複数の突起は、ねじ結合のために設けられた肉厚部との干渉を回避するために、一部が間引かれていることを特徴とするレンズ鏡筒。
  2. 前記第2固定筒部における前記地板部に連結される端部と反対側の端部には、光軸直交方向に延在したフランジ部が形成されていることを特徴とする請求項に記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記第1固定筒部と、前記第2固定筒部と、前記地板部は、樹脂製であることを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ鏡筒。
  4. 前記固定筒の外径は50mm以上であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  5. 請求項1〜のいずれかに記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする撮像装置。
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