JP2006284905A - レンズ装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来のレンズ装置では、レンズ装置の一部又は全体を回転偏倚させて第1の位置と第2の位置とに回転偏倚させるものであったため、余分なスペースが必要となり、カメラの薄型化、小型化が十分には達成できない。
【解決手段】 レンズの光軸上に配置され且つ光軸に沿って進む光の進路を折り曲げるプリズム227を保持する光路折り曲げ部材保持枠216と、その光路折り曲げ部材保持枠が収納される可動鏡筒52と、光路折り曲げ部材保持枠を介して複数の直動転がり支持手段1により可動鏡筒を光軸の方向へ移動可能に支持する固定鏡筒51と、を備えて構成される。可動鏡筒52を固定鏡筒51に対して入れ子式に出し入れ可能に構成した。
【選択図】 図1
【解決手段】 レンズの光軸上に配置され且つ光軸に沿って進む光の進路を折り曲げるプリズム227を保持する光路折り曲げ部材保持枠216と、その光路折り曲げ部材保持枠が収納される可動鏡筒52と、光路折り曲げ部材保持枠を介して複数の直動転がり支持手段1により可動鏡筒を光軸の方向へ移動可能に支持する固定鏡筒51と、を備えて構成される。可動鏡筒52を固定鏡筒51に対して入れ子式に出し入れ可能に構成した。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プリズムやミラー等の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材を備えたレンズ装置及び撮像装置に関し、特に、少なくとも光路折り曲げ部材を保持する保持枠が撮像装置本体に対して繰出し可能に構成されたレンズ装置及び、そのレンズ装置を備えた撮像装置に関するものである。
従来の、この種のレンズ装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。特許文献1には、撮影レンズ系を内蔵するデジタルカメラ及び携帯電話などの移動電話機において、撮影時にその一部をポップアップする形式の撮影レンズ系に関するものが記載されている。この特許文献1に記載されたデジタルカメラにおけるポップアップ撮影レンズ系は、「デジタルカメラ本体に撮影レンズ系を内蔵させる場合、カメラを構えたとき、その光軸が被写体方向に対し直角になるように配置し、撮影時、撮影レンズ端部をデジタルカメラ面より外側に突出させ、突出部分内側に対し略90度変更してデジタルカメラ内に導く」ことを特徴としている。
このような構成を有する特許文献1のデジタルカメラにおけるポップアップ撮影レンズ系によれば、「レンズ長が大きくなるズームレンズを搭載する場合、デジタルカメラの一層の薄形化、小形化を図ることができる。また、ズームカメラを採用する場合でも、薄形化されている携帯電話に搭載することが可能となり、携帯電話を動かすことなく360度撮影方向を変えることができる」等の効果が期待される。
従来の、他のレンズ装置としては、例えば、特許文献2に記載されているようなものもある。特許文献2には、光学機構部を構成するレンズブロックをカメラ本体に対してポップアップ可能にし、レンズブロックの格納時にレンズの保護が行え、ポップアップさせた撮影状態にあってはカメラのホールド感を改善できるようにしたカメラ装置に関するものが記載されている。この特許文献2に記載されたカメラ装置は、「記録媒体及び記録再生機構部を内蔵したカメラ本体部と、上記カメラ本体部に取り付けられている液晶表示パネル部と、上記カメラ本体部の上部に配置され、上記カメラ本体部へ格納位置と、支点軸を支点にしてポップアップ位置とに回動可能にされるポップアップ機構部を有する光学機構部と、を備え、カメラの非撮影状態では上記光学機構部が上記カメラ本体部内に格納されて当該光学機構部の前玉レンズが外筐体で保護され、カメラの撮影状態では上記カメラ本体部に対して上記光学機構部が所定の仰角角度ポップアップするようにした」ことを特徴としている。
このような構成を有する特許文献2のカメラ装置によれば、「カメラの非撮影状態では光学機構部がカメラ本体部内に格納されて光学機構部のレンズ面が外筐体で保護することができ、レンズ面に対面する外筐体部分がカメラのグリップ領域として確保でき、カメラの一層の小型化が可能となる」等の効果が期待される。
特開2003−262907号公報
特開2004−72337号公報
しかしながら、前記特許文献1のデジタルカメラにおいては、撮影時に、カメラ本体の一面から撮影レンズの一部をポップアップさせる構成となっており、これにより、カメラの薄型化、小型化を図るようにしていた。また、特許文献2のカメラ装置においては、光学機構部をポップアップ機構部によってカメラ本体内の格納位置とカメラ本体外のポップアップ位置とに回動させる構成となっており、これにより、カメラの薄型化、小型化を図るようにしていた。そのため、いずれのカメラ装置においても、レンズ装置の一部又は全体を回転偏倚させて第1の位置と第2の位置とに回転偏倚させるものであったことから、余分なスペースが必要となり、カメラの薄型化、小型化を十分に達成することができなかった。
また、従来の撮像装置には、沈胴式レンズ装置を搭載したカメラや、折り曲げ光学系をレンズ系に採用したレンズ装置を備えたカメラも存在するが、その両方を採用して小型化と高携帯性を実現した撮像装置は存在しなかった。
即ち、従来の一般的な可動レンズ保持枠の保持手段及び駆動手段としては、可動レンズ保持枠をストレートガイド軸で保持すると共に駆動伝達部材を介して回転式モータで駆動するガイド軸固定摺動構造と、カム筒に切られた曲線状のカム溝にカムピンを嵌合させると共にカム筒を回転モータで回転させることによりカムピンがカム溝をトレースしてレンズ群を可動させるカム筒固定摺動構造とを挙げることができる。ところが、これらの構造だけでは、光路折り曲げ部材を有する折り曲げ光学系であって、沈胴式レンズ構造を具体化するのが困難であった。更に、カム筒固定摺動構造では、カム筒の回転時の摺動摩擦抵抗が大きいために、リニアモータによる駆動が不可能であった。
解決しようとする問題点は、従来のレンズ装置では、レンズ装置の一部又は全体を回転偏倚させて第1の位置と第2の位置とに回転偏倚させるものであったため、余分なスペースが必要となり、カメラの薄型化、小型化が十分には達成できないという点である。
本発明のレンズ装置は、レンズの光軸上に配置され且つ光軸に沿って進む光の進路を折り曲げる光路折り曲げ部材を保持する光路折り曲げ部材保持枠と、その光路折り曲げ部材保持枠が収納される可動鏡筒と、光路折り曲げ部材保持枠を介して複数の直動転がり支持手段により可動鏡筒を光軸の方向へ移動可能に支持する固定鏡筒と、を備え、可動鏡筒を固定鏡筒に対して入れ子式に出し入れ可能に構成したことを最も主要な特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、レンズの光軸上に配置され且つ光軸に沿って進む光の進路を折り曲げる光路折り曲げ部材を保持する光路折り曲げ部材保持枠と、その光路折り曲げ部材保持枠が収納される可動鏡筒と、光路折り曲げ部材保持枠を介して複数の直動転がり支持手段により可動鏡筒を光軸の方向へ移動可能に支持する固定鏡筒と、を設けたレンズ装置を備え、レンズ装置は、可動鏡筒を固定鏡筒に対して入れ子式に出し入れ可能に構成したことを特徴としている。
本発明のレンズ装置及び撮像装置によれば、小型でありながら可動鏡筒を固定鏡筒に対して入れ子式に出し入れすることができ、光路折り曲げ部材を保持する光路折り曲げ部材保持枠を確実且つスムースに直進移動させることができ、小型でリニア駆動が可能なレンズ装置及び、そのレンズ装置を備えた撮像装置を提供することができる。
光路折り曲げ部材を保持する光路折り曲げ部材保持枠を確実且つスムースにリニア駆動できる小型のレンズ装置及び、そのレンズ装置を備えた撮像装置を、簡単な構成によって実現した。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1〜図10は、本発明のレンズ装置及び撮像装置の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図1はレンズ装置の第1の実施例を示す斜視図、図2A,Bは断面図、図3A,B,Cは外観斜視図、図4A,Bは撮像装置の第1の実施例を示す斜視図、図5は直動転がり支持手段の第1の実施例を示す分解斜視図、図6は直動転がり支持手段の第2の実施例を示す分解斜視図、図7は直動転がり支持手段の第3の実施例を示す分解斜視図、図8及び図9は支持構造の例を示す説明図、図10はレンズ装置の第2の実施例を示す斜視図である。
まず、本発明のレンズ装置に用いられる直動転がり支持手段について説明する。図5は、直動転がり支持手段の第1の実施例を示す分解斜視図である。この直動転がり支持手段1は、第1の案内溝7を有する案内部材2と、第2の案内溝8を有する可動部材3と、案内部材2を保持する固定部材4と、第1の案内溝7と第2の案内溝8との間に転動自在に介在された転動体ユニット5と、予圧部材の一実施例を示す一対の板ばね6A,6Bとを備えて構成されている。
案内部材2は、平面形状が長方形をなすと共に、その長手方向と直交する方向に断面した形状がT字形をなす板状の部材からなる。案内部材2の平面側の略中央部には長手方向に連続して一端から他端まで達する第1の案内溝7が設けられている。第1の案内溝7の長手方向と直交する方向の断面形状はV字形とされており、その底部には、転動体との接触を避けるための逃げ溝が設けられている。第1の案内溝7の両側の傾斜面は、それぞれ略45°に設定されている。この案内部材2の第1の案内溝7が設けられた面と反対側の面の略中央部に、長手方向に連続して一端から他端まで達する突条部9が設けられており、この突条部9の両側の凹部が庇部9a,9bとされている。
一対の庇部9a,9bには、それぞれ位置決め孔10と2つの嵌合孔11,11が設けられている。各庇部9a,9bにおいて、位置決め孔10は長手方向の略中央部に設定され、2つの嵌合孔11,11は、位置決め孔10を中心として長手方向の両側に略等間隔に設定されている。2つの嵌合孔11は、第1の案内溝7が延在する方向と直交する方向に長くした長孔とされている。
可動部材3は、案内部材2と略同様の形状を有しており、形状がT字形をなす板状の部材からなる。案内部材2の底面側の略中央部には長手方向に連続して一端から他端まで達する第2の案内溝8が設けられている。第2の案内溝8の長手方向と直交する方向の断面形状は逆V字形とされており、その底部には、転動体との接触を避けるための逃げ溝が設けられている。第2の案内溝8の両側の傾斜面は、それぞれ略45°に設定されている。この可動部材3の第2の案内溝8が設けられた面と反対側の面の略中央部に、長手方向に連続して一端から他端まで達する突条部12が設けられており、この突条部12の両側に庇部12a,12bが設定されている。
可動部材3の幅方向の寸法は案内部材2の幅方向の寸法と略同一とされているが、長手方向の寸法は、可動部材3の方が案内部材2よりも長く形成されている。これは、案内部材2が所定位置に固定され、その案内部材2に対して可動部材3が案内溝の延在する方向へ相対的に移動するものだからである。なお、第1の案内溝7と第2の案内溝8は、略同一の大きさに設定されている。
転動体ユニット5は、転動体の第1の実施例を示す複数個(この実施例では4個)の円筒ころ14と、これら円筒ころ14を転動自在に保持する保持器15とから構成されている。円筒ころ14が転動体として好適であるが、その他の転動体、例えば、球面ころや球等を用いることもできる。保持器15には、円筒ころ14を収容するための保持穴16が転動体の数と同数である4箇所に設けられている。保持器15の4箇所の保持穴16は、同一直線上に直列に配置されており、それらの保持穴16に4個の円筒ころ14が、その傾斜方向を1つおきに変えて45°傾けた状態で転動自在に保持されている。
固定部材4は、案内部材2を収納できる凹部17を有する長方形の枠状をなす部材からなる。固定部材4の底面の幅方向の略中央部には、長手方向に延在された長方形の開口部18が設けられており、この開口部18の幅方向の両側に底面部19A,19Bが形成されている。各底面部19A,19Bには、上方に突出する位置決めピン21と、同じく上方に突出する2つの嵌合ピン22,22が設けられている。
位置決めピン21は、各底面部19A,19Bにおいて、それぞれ長手方向の略中央部に設定されている。また、2つの嵌合ピン22,22は、それぞれ位置決めピン21を中心として長手方向の両側に所定の間隔をあけて配置されている。これら位置決めピン21及び嵌合ピン22,22は、案内部材2の位置決め孔10及び嵌合孔11,11に対応されており、組立時において互いに嵌合するように構成されている。
固定部材4の左右対称をなす底面部19A,19Bに、一対の板ばね6A,6Bが個別に装着されている。各板ばね6A,6Bは、底面部19A,19Bと略同程度の大きさを有する長尺状のばね材からなり、長手方向の中央部には支持部6aが設定されている。更に、各板ばね6A,6Bの長手方向の両端部には圧接部6b,6bが設定されており、これら圧接部6b,6bと支持部6aとの間に、圧接部6b,6bにばね力を付与する弾性部6c,6cが設定されている。
各板ばね6A,6Bの支持部6aの略中央部には、丸孔からなる位置決め孔23をそれぞれ設けている。各位置決め孔23には、固定部材4に設けた位置決めピン21が嵌合される。この位置決め孔23の直径は、位置決めピン21の軸径よりも大きく形成されており、位置決めピン21との間に適当な大きさの隙間を設定することによって嵌合ピン22との精度誤差を吸収できるようにしている。また、各板ばね6A,6Bの弾性部6cの圧接部6bの近傍には、長孔からなる逃げ孔24,24をそれぞれ設けている。各逃げ孔24,24には、固定部材4に設けた嵌合ピン22,22がそれぞれ嵌合される。この逃げ孔24は、板ばね6A,6Bの弾性部6c,6cの弾性変形を許容するために長手方向に延在した長孔として形成されている。
案内部材2、可動部材3、固定部材4及び保持器15の材質としては、例えば、ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂)等のエンジニアリングプラスチックが好適であるが、アルミニウム合金その他の金属を用いることもできる。板ばね6A,6Bとしては、ばね鋼等の金属が好適であるが、ABS樹脂等のエンジニアリングプラスチックを用いることもできる。また、円筒ころ14としては、ステンレス鋼、構造用炭素鋼、超硬合金、エンジニアリングプラスチック等の各種の材料を用いることができる。
このような構成を有する直動転がり支持手段1は、例えば、次のようにして簡単に組み立てることができる。まず、固定部材4の左右の底面部19A,19Bに、一対の板ばね6A,6Bを個別に装着する。このとき、各板ばね6A,6Bは、支持部6aの位置決め孔23に各底面部19A,19Bの位置決めピン21を嵌合すると共に、両側の嵌合孔11,11に嵌合ピン22,22をそれぞれ嵌合する。次に、案内部材2を、一対の板ばね6A,6Bの上から固定部材4の凹部17内に挿入する。そして、位置決めピン21を位置決め孔10に嵌合すると共に、両側の嵌合ピン22,22を嵌合孔11,11にそれぞれ嵌合する。
この際、嵌合孔11が長孔とされていて、その長手方向が第1の案内溝7と直交する方向に設定されているため、この長孔によって位置決めピン21に対する嵌合ピン22の精度上の誤差を吸収することができ、案内部材2の取付作業を簡単且つ迅速に行うことができる。
次に、4個の円筒ころ14を保持した転動体ユニット5を、案内部材2の第1の案内溝7に嵌め込む。その後、可動部材3を案内部材2の上に重ね合わせ、次に、第2の案内溝8を転動体ユニット5には嵌め合わせる。これにより、組立作業が完了して直動転がり支持手段1が得られる。
このような構成を有する直動転がり支持手段1によれば、固定部材4の位置決めピン21と嵌合ピン22とで板バネ6A,6Bと案内部材2の位置決めを行うことができる。しかも、案内部材2と固定部材4との間に2枚の板バネ6A,6Bを介在させ、そのばね力で案内部材2を可動部材3側に付勢する構成としたため、2枚の板バネ6A,6Bのばね力で決定される所定の予圧を常に転動体ユニット5に付与することができる。その結果、転動体ユニット5の移動方向の位置によらず、その転動体ユニット5及び案内部材2の可動方向に対する傾きを軽減することが可能となり、安定した動作を得ることができる。
図6には、本発明のレンズ装置に係る直動転がり支持手段の第2の実施例を示している。この第2の実施例に係る直動転がり支持手段31は、前記第1の実施例における2枚で一対の板ばね6A,6Bに替えて、一対の永久磁石を2組用い、2組の板状永久磁石32A,32Bによって予圧部材の第2の実施例を構成したものである。この第2の実施例が前記第1の実施例と異なるところは2組の板状永久磁石32A,32Bのみであるため、ここでは板状永久磁石32A,32Bについて説明し、その他の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
即ち、直動転がり支持手段31は、第1の案内溝7を有する案内部材2と、第2の案内溝8を有する可動部材3と、案内部材2を保持する固定部材4と、第1の案内溝7と第2の案内溝8との間に転動自在に介在された転動体ユニット5と、予圧部材の第2の実施例を示す2組の板状永久磁石32A,32Bとを備えて構成されている。
板状永久磁石32A,32Bは、それぞれ第1の磁石板33と第2の磁石板34とによって構成されている。第1の磁石板33と第2の磁石板34は同一のものであり、従って、この実施例では4個の同一の磁石板を用いることによって2組の板状永久磁石32A,32Bが構成されている。各磁石板33,34は、固定部材4の底面部19A,19Bと略同程度の大きさを有する長尺状の磁石からなり、その一面側の全面にN極が設定され、他面側の全面にS極が設定されている。
更に、各磁石板33,34の長手方向の略中央部には、丸孔からなる位置決め孔35が設けられている。各位置決め孔35には、固定部材4に設けた位置決めピン21が嵌合される。この位置決め孔35の直径は、前記実施例の位置決め孔23と同様に、位置決めピン21の軸径よりも大きく形成されており、位置決めピン21との間に適当な大きさの隙間を設定し、これにより嵌合ピン22との位置精度の誤差を吸収できるようにしている。また、各磁石板33,34の両端部には、長孔からなる嵌合孔36,36が設けられている。各嵌合孔36,36には、固定部材4に設けた嵌合ピン22,22がそれぞれ嵌合される。この嵌合孔36は、案内部材2の嵌合孔11と同様に、第1の案内溝7が延在する方向と直交する方向に長くした長孔として形成されている。
このような構成を有する直動転がり支持手段31は、例えば、次のようにして簡単に組み立てることができる。まず、固定部材4の左右の底面部19A,19Bに、それぞれ第2の磁石板34,34を装着する。このとき、第2の磁石板34,34は、それぞれ同じ極(例えば、N極)を上にして、中央の位置決め孔35に各底面部19A,19Bの位置決めピン21を嵌合すると共に、両側の嵌合孔36,36に嵌合ピン22,22をそれぞれ嵌合する。このとき、第2の磁石板34,34は、接着剤等の固着手段を用いて底面部19A,19Bに固定することが好ましいが、本実施例のように永久磁石の反発力を利用する場合には、固着手段を用いることなく、単に位置決め孔35に位置決めピン21を嵌合するのみであってもよい。
次に、予め一対の第1の磁石板33,33が固着されている案内部材2を一対の第2の磁石板34,34の上に重ね合わせる。このとき、一対の第1の磁石板33,33は、一対の第2の磁石板34,34との関係で互いに反発しあうように、N極を対向させて配置する(これとは逆に、S極同士を対向させてもよい。)。一対の第1の磁石板33,33は、案内部材2の左右の庇部9a,9bの第1の案内溝7と反対側の面である突条部9のある面の当該突条部9の両側に、接着剤等の固着手段によって固定されている。
このとき、第1の磁石板33の位置決め孔35は各庇部9a,9bの位置決め孔10と合致させ、両側の嵌合孔36,36は各庇部9a,9bの嵌合孔11,11と合致させるようにする。このように一対の第1の磁石板33,33が一体化された案内部材2を、一対の第1の磁石板33,33の上から固定部材4の凹部17内に挿入する。そして、位置決めピン21を位置決め孔35,10に嵌合すると共に、両側の嵌合ピン22,22を嵌合孔36,11にそれぞれ嵌合する。
この際、互いに合致された嵌合孔36及び嵌合孔11が共に長孔とされていて、その長手方向が第1の案内溝7と直交する方向に設定されているため、この長孔によって位置決めピン21に対する嵌合ピン22の位置精度の誤差を吸収することができ、案内部材2の取付作業を簡単且つ迅速に行うことができる。
その後、前記実施例と同様に、4個の円筒ころ14を保持した転動体ユニット5を、案内部材2の第1の案内溝7に嵌め込む。そして、可動部材3を案内部材2の上に重ね合わせ、第2の案内溝8を転動体ユニット5に嵌め合わせる。これにより、組立作業が完了して直動転がり支持手段31が得られる。なお、永久磁石に替えて、電磁石、誘磁コイル等の磁性部材を用いることも可能である。
このような構成を有する直動転がり支持手段31によれば、固定部材4と案内部材2との間に介在された2組の板状永久磁石32A,32Bにおいて、それぞれが対をなす第1の磁石板33と第2の磁石板34とが互いに反発しあうように配置されているため、前記板ばね6A,6Bと同様に、一対の永久磁石の反発力を利用して転動体ユニット5に適当な強さの予圧を与えることができる。そのため、前記実施例と同様に、転動体ユニット5の沈み込みを回避することができ、転動体ユニット5に加わる予圧が大きく変化するのを防止して、可動部材3のスムースな移動を確保することができる。
図7には、本発明のレンズ装置に係る直動転がり支持手段の第3の実施例を示している。この第3の実施例に係る直動転がり支持手段41は、前記第2の実施例における直動転がり支持手段31の2組の板状永久磁石32A,32Bの一方の要素を構成する一対の第2の磁石板34,34を可動部材3に固定する構成としたものである。
この第3の実施例に係る直動転がり支持手段41が前記第2の実施例に係る直動転がり支持手段31と異なるところは、一対の第2の磁石板44,44を可動部材46に設けると共に、それに対応して案内部材45の形状を一部変更した点である。よって、ここでは2組の板状永久磁石32A,32B(それぞれ第1の磁石板33と第2の磁石板44とからなる。)と案内部材45及び可動部材46との構成について説明し、その他の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。
即ち、直動転がり支持手段41は、第1の案内溝7を有する案内部材45と、第2の案内溝8を有する可動部材46と、案内部材45を保持する固定部材4と、第1の案内溝7と第2の案内溝8との間に転動自在に介在された転動体ユニット5と、予圧部材をなす2組の板状永久磁石32A,32B(第1の磁石板33と第2の磁石板44)とを備えて構成されている。
案内部材45は、その形状は前記実施例における案内部材2と略同様であるが、異なるところは、庇部9a,9bの第1の案内溝7側に第1の磁石板33を収納するための凹部をそれぞれ設け、それらの凹部に2枚の第1の磁石板33を装着して一体的に構成した点である。2枚の第1の磁石板33は、接着剤等の固着手段を用いて固定する。このとき、第1の磁石板33の位置決め孔35は庇部9a(又は9b)の位置決め孔10と一致させ、両側の嵌合孔36,36は庇部9a(又は9b)の嵌合孔11と一致させるようにする。
可動部材46は、その形状は前記実施例における可動部材3と略同様であるが、異なるところは、庇部12a,12bの第2の案内溝8側に第2の磁石板44を収納するための凹部をそれぞれ設け、それらの凹部に2枚の第2の磁石板44を装着して一体的に構成した点である。この場合、第1の磁石板33の極性と第2の磁石板44の極性は、互いに引き合うように設定してもよく、また、互いに反発し合うように設定してもよい。その理由は、第1及び第2の案内溝7,8を挟んで左右対称に2組の板状永久磁石32A,32Bを配置しているため、上記極性の組み合わせのどちらを採用しても、左右方向のバランスを取ることができるからである。
このような構成を有する直動転がり支持手段41は、例えば、次のようにして更に簡単に組み立てることができる。まず、固定部材4に案内部材45を装着する。このとき、案内部材45の一対の位置決め孔10,35に固定部材4の一対の位置決めピン21,21を嵌合すると共に、二対の嵌合孔11,36に二対の嵌合ピン22,22を嵌合する。次に、4個の円筒ころ14を保持した転動体ユニット5を、案内部材45の第1の案内溝7に嵌め込む。その後、可動部材46を案内部材45の上に重ね合わせ、第2の案内溝8を転動体ユニット5に嵌め合わせる。これにより、組立作業が完了し、直動転がり支持手段41が得られる。
このような構成を有する直動転がり支持手段41によれば、案内部材45と可動部材46の間に介在された2組の板状永久磁石32A,32Bにおいて、それぞれが対をなす第1の磁石板33と第2の磁石板44とが互いに反発し合うか又は互いに引き合うように配置されているため、前記板ばね6A,6B及び前記磁石板33,34を用いた場合と同様に、一対の永久磁石の反発力又は引張力を利用して転動体ユニット5に適当な強さの予圧を与えることができる。そのため、前記実施例と同様に、転動体ユニット5の沈み込みを回避することができ、転動体ユニット5に加わる予圧が大きく変化するのを防止して、可動部材46のスムースな移動を確保することができる。
図1及び図2A,Bは、本発明のレンズ装置の第1の実施例の概略構成と主要な構成部品を示すものである。このレンズ装置50は、1群レンズにプリズムを用いたインナーフォーカスタイプの折り曲げ光学系の実施例である。レンズ装置50は、固定鏡筒51と、可動鏡筒52と、4組(合計8個)の転動体ユニット53A,53B,53C,53Dと、4組の群レンズ211,212,213,214と、4個の群レンズ保持枠216,217,218,219と、2組(合計4枚)の第1の案内板221A,221Bと、4組(合計8枚)の第2の案内板222A,224B,224C,224Dとを備えて構成されている。
固定鏡筒51は、横方向の断面形状が四角形をなす縦長の筒体からなり、上面に開口されていて、その開口部から内部に可動鏡筒52がスライド可能に嵌合されている。可動鏡筒52は、その断面形状が固定鏡筒51と略相似形をなす四角形の縦長の筒体からなり、固定鏡筒51に対して入れ子式に出し入れ可能に収納されていて、可動鏡筒52の上部が固定鏡筒51の上面から上方へ突出可能とされている。この可動鏡筒52の内部に、その上側から順に、1群レンズ保持枠である光路折り曲げ部材保持枠216と2群レンズ保持枠217と3群レンズ保持枠218と4群レンズ保持枠219とが配置されている。
第1の案内板221A,221Bは、上述した直動転がり支持手段1の案内部材2に対応するものであり、その一面の中央部に長手方向に連続する第1の案内溝223が設けられている。4枚の第1の案内板221A,221Bは、固定鏡筒51の左右側部の内面にそれぞれ2枚ずつ配置され、支持されている。また、第2の案内板222A〜222Dは、同じく直動転がり支持手段1の可動部材3に対応するものであり、その一面の中央部に長手方向に連続する第2の案内溝224が設けられている。8枚の第2の案内板222A〜222Dは、可動鏡筒52の左右両側部に設けた支持部225,225に4枚ずつ固着又は相対的に移動可能に支持されている。
8個の転動体ユニット53A〜53Dは、同じく転動体ユニット5に対応するものであり、転動体である4個の円筒ころ14と、これら円筒ころ14を転動自在に保持する保持器15とから構成されている。各転動体ユニット53A〜53Dは、第1の案内板221A,221Bと第2の案内板222A〜222Dとの間にそれぞれスライド可能に介在される。
光路折り曲げ部材保持枠216には、レンズの光軸CLに沿って進む光(光束)を折り曲げる光路折り曲げ部材の一具体例を示すプリズム227と、図に表れない1群レンズとが保持されている。プリズム227は、被写体からの光が入力される前面と1群レンズに対向される後面とが90度の角度をなしており、その中間部に45度に傾斜した反射面を設けた三角プリズムからなり、後面の下方に1群レンズが配置されている。1群レンズの光軸CLは上下方向に設定されており、プリズム227の前面に水平方向から入力された光が反射面で反射されて90度折り曲げられ、その光が光軸CL上を進んで4群レンズ214の後方に配置されたCCD215(固体撮像素子)に入力される。光路折り曲げ部材としては、この実施例で用いたプリズムに限定されるものではなく、その他にもミラー等を適用することができる。
光路折り曲げ部材保持枠(プリズム保持枠)216の正面から見て左右両側には、一対の第2の案内板222A,222Aが配置されていて、一対の支持部225,225に固着されている。従って、可動鏡筒52は、光路折り曲げ部材保持枠216と一体的に摺動動作される。また、一対の第2の案内板222A,222Aは、その一面に設けた第2の案内溝224を外側に配すると共に、その第2の案内溝224をレンズの光軸と平行となるよう上下方向に延在させている。この第2の案内板222Aの長手方向の長さは、可動鏡筒52の移動量(ストローク)として必要とされるストロークを確保できる長さより適宜に長く設定されている。
2群レンズ保持枠217には、変倍光学系のレンズ群であるズームレンズが保持され、固着されている。この2群レンズ保持枠(ズーム保持枠)217の左右両側には、一対の第2の案内板222B,222Bが配置されていて、一対の支持部225,225に摺動可能に支持されている。一対の第2の案内板222B,222Bは、その一面に設けた第2の案内溝224を外側に配すると共に、その第2の案内溝224をレンズの光軸と平行となるよう上下方向に延在させている。
更に、一対の第2の案内板222B,222Bは、光路折り曲げ部材保持枠216の第2の案内板222A及び3群レンズ保持枠218の第2の案内板222Cに対して互い違いに収まり合うよう、光軸CLが延在する方向と交差する方向に所定距離だけ偏倚させて取り付けられている。この第2の案内板222Bの長手方向の長さは、ズームレンズの移動量(ストローク)として必要とされるストロークを確保できる長さより適宜に長く設定されている。
3群レンズ保持枠218には、アフォーカル光学系のレンズ群が保持され、固着されている。この3群レンズ保持枠218の左右両側には、一対の第2の案内板222C,222Cが配置されていて、一対の支持部225,225に摺動可能に支持されている。一対の第2の案内板222C,222Cは、その一面に設けた第2の案内溝224を外側に配すると共に、その第2の案内溝224をレンズの光軸と平行となるよう上下方向に延在させている。
更に、一対の第2の案内板222C,222Cは、光路折り曲げ部材保持枠216の第2の案内板222Aと光軸方向へ重なり合うように配置されている。そのため、3群レンズ保持枠218の一対の第2の案内板222C,222Cは、2群レンズ保持枠217の一対の第2の案内板222B,222Bに対して光軸CLが延在する方向と交差する方向に所定距離だけ偏倚されており、その一対の第2の案内板222B,222Bに対して互い違いに収まり合うよう、3群レンズ保持枠218に取り付けられている。この第2の案内板222Cの長手方向の長さは、保持されたレンズの移動量(ストローク)として必要とされるストロークを確保できる長さより適宜に長く設定されている。
4群レンズ保持枠219には、合焦光学系のレンズ群であるフォーカスレンズが保持され、固着されている。この4群レンズ保持枠(フォーカス保持枠)219の左右両側には、一対の第2の案内板222D,222Dが配置されていて、一対の支持部225,225に摺動可能に支持されている。一対の第2の案内板222D,222Dは、その一面に設けた第2の案内溝224を外側に配すると共に、その第2の案内溝224をレンズの光軸と平行となるよう上下方向に延在させている。
更に、一対の第2の案内板222D,222Dは、2群レンズ保持枠217の第2の案内板222Bと光軸方向へ重なり合うように配置されている。そのため、4群レンズ保持枠219の一対の第2の案内板222D,222Dは、光路折り曲げ部材保持枠216の一対の第2の案内板222Aと3群レンズ保持枠218の一対の第2の案内板222C,222Cに対して光軸CLが延在する方向と交差する方向に所定距離だけ偏倚されており、それらの第2の案内板222A,222Cに対して互い違いに収まり合うよう、4群レンズ保持枠219に取り付けられている。この第2の案内板222Dの長手方向の長さは、保持されたレンズの移動量(ストローク)として必要とされるストロークを確保できる長さより適宜に長く設定されている。
このように、光路折り曲げ部材保持枠216及び3群レンズ保持枠218の両側部に配置した第2の案内板222A,222Cと2群レンズ保持枠217及び4群レンズ保持枠219の両側部に配置した第2の案内板222B,222Dとを、互い違いになるよう千鳥状に配置することが好ましい。この場合には、可動鏡筒52が縮んだときに、2列に配置された第2の案内板222A,222Cと第2の案内板222B,222Dとが互いの空間部に収まるように入り込むため、沈胴時の高さを低くすることができ、固定鏡筒51に対する収納性の向上を図ることができる。
なお、前記実施例では、1群〜4群レンズを保持するために4つのレンズ保持枠を設けた例について説明したが、保持枠によって保持されるのはレンズに限られるものではなく、レンズを通過する光束を制限する手段、光量を制限する手段、露光時間を制限する手段、その他各種の光学部品を適用できるものである。
光路折り曲げ部材保持枠216に保持された1群レンズと2群レンズ保持枠217に保持された2群レンズ212と3群レンズ保持枠218に保持された3群レンズ213と4群レンズ保持枠219に保持された4群レンズ214とは、それぞれの光軸が同一軸心線上に一致するようになされており、その光軸CL上の後方にCCD215の略中央部が位置するように構成されている。なお、図1〜図3において、絞りシャッタを図示していないが、その絞りシャッタは、可動時に、3群レンズ213と相対的に同間隔で一体に移動し、CCD215の結像面に被写体の映像を結ぶようになされている。
前記4組の第2の案内板222A,222B,222C,222Dのうち、プリズム227の前面側に位置する2組の第2の案内板222A,222Cに対向するように第1の案内板221Aが配置され、その反対側に位置する2組の第2の案内板222B,222Dに対向するように第1の案内板221Bが配置されている。第1の案内板221A,221Bと第2の案内板222A,222B,222C,222Dとの間には所定の大きさの隙間が設定されており、互いに対向された第1の案内溝223と第2の案内溝224との間にそれぞれ転動体ユニット53A,53B,53C,53Dが転動自在であってスライド可能に介在されている。
この場合、図示しないが、4枚の第1の案内板221A,221Bのうち、固定鏡筒51の一方の側面側に位置する2枚の第1の案内板221A,221Bと固定鏡筒51との間には、予圧部材の一具体例を示す板ばねを介在させるようにするとよい。この板ばねは、前述した直動転がり支持手段の板ばね6A,6Bに対応するものである。その板ばねのばね力で第1の案内板221A及び221Bを、移動方向である光軸CL方向と直交する方向に付勢し、転動体ユニット53A,53C及び53B,53Dに側圧(予圧)を与えるようにする。このように転動体ユニット53A〜53Dに予圧を付与することにより、第1〜第4の群レンズ保持枠216〜219及び可動鏡筒52を応答性よくスムースにしかも比較的小さな駆動力でスライド動作させることができる。
図示しないが、本発明に係るレンズ装置50の各レンズ等保持枠は、リニアモータによる駆動手段を適用して動作させることができる。即ち、1群〜4群レンズ保持枠216〜219にそれぞれコイルを巻回して設けると共に、それらのコイルに対向して固定鏡筒側に永久磁石及びヨークを配置する。例えば、光軸CLを中心としてコイルを各保持枠に取り付けると共に、これらのコイルを貫通して磁気の閉回路を形成する磁気回路部を永久磁石とヨークで構成する。このように構成することにより、コイルに通電することによって当該コイルが光軸CLに沿って移動可能とすることができる。
その結果、リニアモータによる駆動が可能となり、後述する位置検出手段と組み合わせることにより、コイルへの通電量とそのタイミングをフィードバック制御することによって、1群〜4群レンズ保持枠216〜219を独立に又は連動させて光軸CL方向へ精密にスライド動作させることができる。
図3A〜Cは、レンズ装置50の外観形状を示すものである。即ち、図3Aは可動鏡筒52が固定鏡筒51から所定量だけ突出し、1群レンズ216のプリズム227が完全に突出した状態を示している。図3Bは、固定鏡筒51から可動鏡筒52が、その中途部まで突出した状態を示している。そして、図3Cは、可動鏡筒52が固定鏡筒51内に入れ子式に完全に収納された状態を示している。この状態では、可動鏡筒52の上面は、固定鏡筒51の上面と略同一の平面となっているため、その上面を触ったときにも、突起部を触るような違和感を生ずることがない。
図4A,Bは、前述したような構成を有するレンズ装置50を用いた撮像装置の一具体例を示す電子スチルカメラの図である。図4A,Bに示した電子スチルカメラ150は、撮像装置本体の一具体例を示すカメラ本体151を横長に形成し、そのカメラ本体151の一側(本実施例では、カメラに向かって右側)に可動鏡筒52を入れ子式に出し入れ可能に構成したものである。カメラ本体151の内部空間には、図示しないが、各種の電子部品が実装された配線基板、バッテリー電源、記憶装置、その他各種の電子部品や機械部品、装置等が収納されている。
カメラ本体151の上面の一側には、被写体を撮影するための撮影ボタン152が設けられている。また、カメラ本体151の前面の撮影ボタン152側の下部には、可動鏡筒52を突出させるための操作ボタン153が設けられている。この操作ボタン153の操作により、例えば、ばね部材のばね力で可動鏡筒52をカメラ本体151から所定量だけ上方へ突出できるようにしている。
図4Aは、電子スチルカメラ150の撮影時の状態を示すもので、プリズム231の前面はカメラ本体151の上面から上方へ完全に突出されている。この状態で撮影ボタン152を押すことにより、プリズム231の前面が対向される被写体の撮影が実行される。図4Bは、電子スチルカメラ150の非撮影時の状態を示すもので、プリズム231を含む可動鏡筒52の全体がカメラ本体151の内部に収納されている。このとき、可動鏡筒52の上面は、カメラ本体151の上面とフラットな平面となっている。この状態から操作ボタン153を押すことにより、可動鏡筒52が矢印で示す上方へ瞬時に突出され、先端のプリズム231部分が完全に露出される。これにより、撮影が可能となる。
このような構成を有する電子スチルカメラ150に本願発明の直動転がり支持手段を有するレンズ装置50を適用することにより、レンズ装置50の沈胴動作をスムースに、しかも確実に行うことができるカメラ等の撮像装置を得ることができる。
固定鏡筒51の材質としては、高透磁率の磁性材料{例えば、純鉄、パーマロイ(Ni−Fe合金)等}が好適であるが、例えば、全体を樹脂製の筒体として、必要な箇所に高透磁率の磁性材料を配置する構成とすることもできる。更に、固定鏡筒51の材質としては、アルミニウム合金やマグネシウム合金等を用いたダイキャストモールド品、或いはダイキャストモールド品と樹脂とで複合成形した複合材料品として形成することもできる。また、可動鏡筒52の材質としては、樹脂成形品であってもよいことは勿論のこと、固定鏡筒51と同様に、アルミニウム合金やマグネシウム合金等を用いたダイキャストモールド品、或いはダイキャストモールド品と樹脂とで複合成形した複合材料品として形成することもできる。
図8A,B,C,D及び図9A,B,C,Dは、本発明のレンズ装置に係るレンズ鏡筒の固定鏡筒と可動鏡筒の形状、支持方法等の他の例を示すものである。なお、これら図8A〜D及び図9A〜Dの例において、前記実施例で示した部分と同一部分には同一の符号を付して説明する。
図8Aに示す例は、固定鏡筒61の内外に可動鏡筒62,63を配置し、内可動鏡筒62及び外可動鏡筒63をそれぞれ3組の内側転動体ユニット64A,64B,64C及び3組の外側転動体ユニット65A,65B,65Cを介して支持する構成としたものである。3組の内側転動体ユニット64A〜64C及び3組の外側転動体ユニット65A〜65Cは、それぞれ周方向に等間隔(120°)に配置されている。そして、内側転動体ユニット64A〜64Cと外側転動体ユニット65A〜65Cとは、それぞれ60°回転偏倚した位置に配置されている。
これを実現するため固定鏡筒61には、軸方向に連続された内外2つの案内溝66,67と、2つの案内部材2,2を保持するための2つの開口部68,68と、2つの案内板69,69を保持するための2つの凹陥部71,71とが設けられている。内案内溝66は固定鏡筒61の内周面に設けられ、外案内溝67は固定鏡筒61の外周面に設けられており、それらは互いに180°回転偏倚した位置に設定されている。外案内溝67が、固定鏡筒61と内外の可動鏡筒62,63との間の相対的な位置を決定するための基準部とされている。この外案内溝67の両側へ60°回転偏倚した位置であって、固定鏡筒61の内周面に2つの凹陥部71,71が設定され、更に両側へ60°回転偏倚した位置に2つの開口部68,68が開口されている。
この固定鏡筒61に対応して、内可動鏡筒62の外周面の3箇所には、軸方向に連続された3つの案内溝72,73,74が設けられている。3つの案内溝72〜74は、周方向に等間隔に配置されており、第1の案内溝72の断面形状はV字形であるが、他の2つである第2及び第3の案内溝73,74の断面形状は半円形とされている。第1の案内溝72は固定鏡筒61の内案内溝66に対向されており、これらの案内溝66,72間には第1の内側転動体ユニット64Aが転動自在に介在されている。第2及び第3の案内溝73,74は固定鏡筒61の2つの凹陥部71,71に対向されており、これら凹陥部71に保持されている案内板69との間に第2及び第3の内側転動体ユニット64B,64Cがそれぞれ転動自在に介在されている。
第2及び第3の内側転動体ユニット64B,64Cの転動体は、この実施例では球体とされている。しかしながら、他の転動体ユニットと同様に、転動体として円筒ころとすることができ、また、全ての転動体を球体とすることもできる。更に、図8Aの実施例においてのみ転動体として球体を用いた例を示したが、図8B〜D及び図9A〜Dの全ての実施例において転動体として、球体その他の形状のものを用いることができることは勿論のこと、任意の形状の転動体を組み合わせて用いることもできる。
更に、固定鏡筒61に対応して、外可動鏡筒63の内周面の3箇所には、半径方向の内側に突出する突出部63a,63b,63cが設けられている。この3箇所の突出部63a〜63cの内面には、軸方向に連続された3つの案内溝75,76,77が設けられている。3つの案内溝75〜77は、周方向に等間隔に配置されており、それらの断面形状はV字形とされている。第1の案内溝75は固定鏡筒61の外案内溝67に対向されており、これらの案内溝67,75間には第1の外転動体ユニット65Aが転動自在に介在されている。
第2及び第3の案内溝76,77は固定鏡筒61の2つの開口部68,68に対向されており、これら開口部68に保持されている案内部材2との間に第2及び第3の外側転動体ユニット65B,65Cがそれぞれ転動自在に介在されている。更に、2つの案内部材2,2とこれを支持する固定鏡筒61の開口部68の縁部である支持部との間には、予圧部材である一対の板ばね6A,6Bがそれぞれ介在されている。これら2組の板ばね6A,6Bで2つの案内部材2,2を半径方向外側にそれぞれ付勢することにより、6個の転動体ユニット64A〜64C及び65A〜65Cに、略均一となる所定の大きさの予圧を付与している。
このように構成することにより、前記実施例と同様に、2方向から作用する板ばね6A,6Bのばね力により、6箇所の転動体ユニット64A,64B,64C及び65A,65B,65Cに略均一な予圧を働かせることができる。そのため、転動体ユニットが移動方向のどの位置にある場合にも、その転動体ユニットの沈み込みを回避することができ、その転動体ユニットに加わる予圧が大きく変化するのを防止して、内外の可動鏡筒62,63をスムースにしかも精度良く移動することができる。
図8Bに示す例は、固定鏡筒81と可動鏡筒82を、いわゆる小判型(円形の2箇所を、互いに平行な2辺としたもの。)として、固定鏡筒81の外側に所定の隙間をあけて可動鏡筒82を配置し、3個の転動体ユニット83A,83B,83Cで支持したものである。固定鏡筒81と可動鏡筒82は、同図において、それぞれの平面部を上下にして配置されており、両鏡筒81,82間の位置決めをなす基準となる第1の転動体ユニット83Aは、下平面部81a,82aの中央部に設定されている。
固定鏡筒81の下平面部81aの外面には、断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝84が設けられている。この案内溝84に対応して、可動鏡筒82の下平面部82aの内面に、同じく断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝85が設けられている。そして、これら案内溝84,85間に第1の転動体ユニット83Aが転動自在に介在されている。
また、第2の転動体ユニット83Bは、固定鏡筒81及び可動鏡筒82の一方の円弧面の上部に配置され、第3の転動体ユニット83Cは、固定鏡筒81及び可動鏡筒82の他方の円弧面の上部に配置されている。そのため、固定鏡筒81の両方の円弧面81b,81cの上部には、案内部材2が収納される開口部86,86がそれぞれ設けられている。これら開口部86,86に対応して可動鏡筒82の両方の円弧面82b,82cの上部には、半径方向内側に突出する突出部87がそれぞれ設けられている。各突出部の内面の略中央部には、断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝88が設けられている。
この可動鏡筒82の2つの案内溝88,88と、固定鏡筒81に保持された2つの案内部材2,2の案内溝7,7との間に、第2の転動体ユニット83Bと第3の転動体ユニット83Cがそれぞれ転動自在に介在されている。更に、2つの案内部材2,2と固定鏡筒81の間には、予圧部材である2組の板ばね6A,6Bが介在されている。これらの板ばね6A,6Bで2つの案内部材2,2を半径方向外側にそれぞれ付勢することにより、第1乃至第3の3個の転動体ユニット83A〜83Cに、略均一となる所定の大きさの予圧を付与している。この場合、3個の転動体ユニット83A〜83Cが、周方向に等間隔に配置されているため、1箇所のみに板ばねを用いない構造とすることによっても、その転動体ユニット83Aに対して、その他の転動体ユニット83B,83Cと略同様の大きさの予圧を付与することができる。
このように構成することにより、前記実施例と同様に、2方向から作用する板ばね6A,6Bのばね力により、3個の転動体ユニット83A,83B,83Cに略均一な予圧を働かせることができる。そのため、転動体ユニット83A〜83Cが移動方向のどの位置にある場合にも、その転動体ユニットの沈み込みを回避することができ、その転動体ユニットに加わる予圧が大きく変化するのを防止して、可動鏡筒82をスムースにしかも精度良く移動させることができる。
図8Cに示す例は、図8Bに示した固定鏡筒81及び可動鏡筒82を、四角形の固定鏡筒91及び可動鏡筒92とし、3個の転動体ユニット93A,93B,93Cを両鏡筒91,92間に介在させて構成したものである。図8Cにおいて、固定鏡筒91の下面部91aの外面略中央部に断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝94を設け、これに対応する断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝95を可動鏡筒92の下面部92aの内面略中央部に設けている。そして、これら案内溝94,95間に第1の転動体ユニット93Aが転動自在に介在されている。
第2の転動体ユニット93Bは、固定鏡筒91及び可動鏡筒92の一方の上角部に配置され、第3の転動体ユニット93Cは、固定鏡筒91及び可動鏡筒92の他方の上角部に配置されている。そのため、固定鏡筒91の両方の上角部には、案内部材2が収納される開口部96,96がそれぞれ設けられている。これら開口部96,96に対応して可動鏡筒92の両方の上角部の内側には、適当な肉厚を有する肉厚部97がそれぞれ設けられている。各肉厚部97の内面の略中央部には、断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝98が設けられている。
この可動鏡筒92の2つの案内溝98,98と、固定鏡筒91に保持された2つの案内部材2,2の案内溝7,7との間に、第2の転動体ユニット93Bと第3の転動体ユニット93Cがそれぞれ転動自在に介在されている。更に、2つの案内部材2,2と固定鏡筒91の間には、予圧部材である2組の板ばね6A,6Bが介在されている。これらの板ばね6A,6Bで2つの案内部材2,2を外側にそれぞれ付勢することにより、第1乃至第3の3個の転動体ユニット93A〜93Cに、略均一となる所定の大きさの予圧を付与している。
この場合、3個の転動体ユニット93A〜93Cが、第1の転動体ユニット93Aを中心として左右対称に配置されているため、その中心となる1箇所のみに板ばねを用いない構造としたことによっても、3個の転動体ユニット93A〜93Cに対して、略同様の大きさの予圧を付与することができる。
図8Dに示す例は、図8Cに示した3個の転動体ユニット93A,93B,93Cの配置を変更したもので、固定鏡筒91及び可動鏡筒92の形状は同一である。図8Dにおいて、固定鏡筒101の一方の下角部101aの外面略中央部に断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝104を設け、これに対応する断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝105を可動鏡筒102の一方の下角部102aの内面略中央部に設けている。そして、これら案内溝104,105間に第1の転動体ユニット103Aが転動自在に介在されている。
第2の転動体ユニット103Bは、固定鏡筒101及び可動鏡筒102の上面部に配置され、第3の転動体ユニット103Cは、固定鏡筒91及び可動鏡筒92の案内溝104,105と反対側の側面部に配置されている。そのため、固定鏡筒101の上面部101bの略中央部と側面部101cの略中央部には、案内部材2が収納される開口部106,106及び凹陥部107,107がそれぞれ設けられている。これら開口部106,106等に対応して可動鏡筒102の上面部102bの略中央部と側面部102cの略中央部の内側には、断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝108,109がそれぞれ設けられている。
この可動鏡筒102の2つの案内溝108,109と、固定鏡筒101に保持された2つの案内部材2,2の案内溝7,7との間に、第2の転動体ユニット103Bと第3の転動体ユニット103Cがそれぞれ転動自在に介在されている。更に、2つの案内部材2,2と固定鏡筒101の間には、予圧部材である2組の板ばね6A,6Bが介在されている。これらの板ばね6A,6Bで2つの案内部材2,2を外側にそれぞれ付勢することにより、第1乃至第3の3個の転動体ユニット103A〜103Cに、略均一となる所定の大きさの予圧を付与している。
この場合、3個の転動体ユニット103A〜103Cが、第1の転動体ユニット103Aを中心として対角線方向に対称に配置されているため、その中心となる1箇所のみに板ばねを用いない構造としたことによっても、3個の転動体ユニット103A〜103Cに対して、略同様の大きさの予圧を付与することができる。
図9Aに示す例は、固定鏡筒111及び可動鏡筒112を正方形に形成すると共にその4つの角部に4個の転動体ユニット113A,113B,113C,113Dを配置する構成としたものである。図9Aにおいて、固定鏡筒111の一方の下角部111aの外面略中央部に断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝114を設け、これに対応する断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝115を可動鏡筒112の下右角部112aの内面略中央部に設けている。そして、これら案内溝114,115間に第1の転動体ユニット113Aが転動自在に介在されている。
第2の転動体ユニット113Bは固定鏡筒111及び可動鏡筒112の上右角部に配置され、第3の転動体ユニット113Cは固定鏡筒111及び可動鏡筒112の上左角部に配置され、第4の転動体ユニット113Dは固定鏡筒111及び可動鏡筒112の下左角部に配置されている。そのため、固定鏡筒111の下右角部112aを除く他の3箇所の角部には、案内部材2が収納される開口部116,116がそれぞれ設けられている。これら開口部116に対応して可動鏡筒112の下右角部を除く他の3箇所の角部には、断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝118がそれぞれ設けられている。
この可動鏡筒112の3つの案内溝118と、固定鏡筒111に保持された3つの案内部材2の案内溝7との間の3箇所に、第2の転動体ユニット113Bと第3の転動体ユニット113Cと第4の転動体ユニット113Dがそれぞれ転動自在に介在されている。更に、3つの案内部材2と固定鏡筒111の間には、予圧部材である3組の板ばね6A,6Bがそれぞれ介在されている。これらの板ばね6A,6Bで3つの案内部材2,2を外側にそれぞれ付勢することにより、第1乃至第4の4個の転動体ユニット113A〜113Dに、略均一となる所定の大きさの予圧を付与している。
この場合、4個の転動体ユニット113A〜113Dが、第1の転動体ユニット113Aを中心として対角線方向に対称に配置されているため、その中心となる1箇所のみに板ばねを用いない構造としたことによっても、4個の転動体ユニット113A〜113Dに対して、略同様の大きさの予圧を付与することができる。
図9Bに示す例は、図9Aに示す4個の転動体ユニット113A,113B,113C,113Dの配置を変更したものである。即ち、図9Aの実施例では、正方形をなす固定鏡筒111及び可動鏡筒112の4つの角部に4つの転動体ユニット113A〜113Dを配置したが、この実施例では、固定鏡筒121及び可動鏡筒122の4つの平面部の略中央部に4つの転動体ユニット123A〜123Dを配置している。
図9Bに示すように、固定鏡筒121の下面部121aの外面略中央部に断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝124を設け、これに対応する断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝125を可動鏡筒122の下面部122aの内面略中央部に設けている。そして、これら案内溝124,125間に第1の転動体ユニット123Aが転動自在に介在されている。
固定鏡筒111の下面部121aを除く他の3平面部の略中央部には、案内部材2が収納される開口部126及び凹陥部127がそれぞれ設けられている。これら開口部126等に対応して可動鏡筒122の下面部122aを除く3つの平面部のすべてに、断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝128がそれぞれ設けられている。
この可動鏡筒122の3つの案内溝128と、固定鏡筒111に保持された3つの案内部材2の案内溝7との間の3箇所に、第2の転動体ユニット123Bと第3の転動体ユニット123Cと第4の転動体ユニット123Dがそれぞれ転動自在に介在されている。更に、3つの案内部材2と固定鏡筒121の間には、予圧部材である3組の板ばね6A,6Bがそれぞれ介在されている。これらの板ばね6A,6Bで3つの案内部材2を外側にそれぞれ付勢することにより、第1乃至第4の4個の転動体ユニット123A〜123Dに、略均一となる所定の大きさの予圧を付与している。
この場合も図9Aと同様に、4個の転動体ユニット113A〜113Dが、第1の転動体ユニット113Aを中心として左右方向に対称に配置されているため、その中心となる1箇所のみに板ばねを用いない構造としたことによっても、4個の転動体ユニット123A〜123Dに対して、略同様の大きさの予圧を付与することができる。
図9Cに示す例は、図9Aに示した例のうち、案内部材2を用いない支持構造を2箇所に適用したものである。即ち、固定鏡筒131及び可動鏡筒132の下右角部の支持構造を上右角部にも適用している。これに対応して、図9Cにおいて、固定鏡筒131の右上角部131aの外面略中央部に断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝134を設け、これに対応する断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝135を可動鏡筒132の上右角部132aの内面略中央部に設けている。そして、これら案内溝134,135間に第2の転動体ユニット133Bが転動自在に介在されている。他の構成は、図9Aのものと同一である。
図9Dに示す例は、図9Bに示した例のうち、案内部材2を用いない支持構造を2箇所に適用したものである。即ち、固定鏡筒141及び可動鏡筒142の下面部の支持構造を右側面部にも適用している。これに対応して、図9Dにおいて、固定鏡筒141の右側面部141aの外面略中央部に断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝144を設け、これに対応する断面形状がV字形をなすと共にその断面形状が軸方向に連続する案内溝145を可動鏡筒142の右側面部142aの内面略中央部に設けている。そして、これら案内溝144,145間に第2の転動体ユニット143Bが転動自在に介在されている。他の構成は、図9Bのものと同一である。
図8C〜D及び図9A〜Dに示すような構成とすることによっても、図8A〜Bと同様に、板ばね6A,6Bのばね力を利用して、3個又は4個の転動体ユニットに略均一な予圧を働かせることができる。そのため、転動体ユニットが移動方向のどの位置にある場合にも、その転動体ユニットの沈み込みを回避することができ、その転動体ユニットに加わる予圧が大きく変化するのを防止して、可動鏡筒をスムースにしかも精度良く移動させることができる。なお、予圧部材を有する支持部は1箇所以上にあればよいが、予圧のバランスを考えると、2箇所以上に設けることが好ましい。
図10は、第1の可動鏡筒52の位置を検出する位置検出手段を設けたレンズ装置230の実施例を示すものである。この実施例が前記実施例と異なるところは位置検出手段である位置検出センサ231の有無のみであるため、ここでは位置検出センサ231について説明し、その他の構成で同一のものについては同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
図10において、符号232は外装鏡筒であり、この外装鏡筒232の内側に第1の可動鏡筒52や図に表れない第1の固定鏡筒等が収納されている。外装鏡筒232には取付フランジ233が設けられており、この取付フランジ233を介してレンズ装置230がカメラ本体に取り付けられる。この外装鏡筒232の側面部に位置検出センサ231が取り付けられている。そのため、外装鏡筒232の側面部には、光軸方向と平行に延在された長穴234が設けられている。この長穴234の幅方向の両側には、位置検出センサ231を取り付けるための平面部232a,232aが設けられている。
外装鏡筒232の平面部232a,232aには位置決め用の2つのピン235,235がそれぞれ所定間隔あけて立設されている。これらのピン235,235により位置決めされてセンサ保持枠236が、一対のスペーサ237,237を介して外装鏡筒232の側面に固定されている。一対のスペーサ237,237は、各平面部232a,232aに接触され、その上にセンサ保持枠236が、長穴234を横断するように架け渡されている。そのため、センサ保持枠236には4つのピン235が嵌合される4つの穴236aが設けられ、一対のスペーサ237,237には2つのピン235が挿通される穴237aが設けられている。
位置検出センサ231は、MRマグネット(磁気スケール)238とMRセンサ(磁気感知センサ)239とを備えて構成されている。MRマグネット238は、N極とS極とを交互に且つ微細ピッチで着磁した細長い棒状の磁性材料からなり、その長手方向をレンズの光軸と平行にして第1の可動鏡筒52の外周面に接着剤等の固着手段によって固定されている。MRマグネット237は、外装鏡筒232の長穴234内に収納されており、センサ保持枠236の内面と接触することのない高さに設定されている。
この場合の高さ設定としては、例えば、次のような手段を用いることができる。
その1は、MRマグネット238の厚さを十分に薄くする。即ち、MRマグネット238の肉厚を外装鏡筒232の平面部232aの肉厚よりも薄くし、MRマグネット238を第1の可動鏡筒52の外周面に貼り付けたときにも、その表面とセンサ保持枠236の内面との間に適当な隙間が設定され、MRマグネット238がセンサ保持枠236と接触することがないようにする。
その2は、MRマグネット238の肉厚を上記1のように薄くできない場合に好適なもので、第1の可動鏡筒52に凹部を設け、MRマグネット238の一部を第1の可動鏡筒52に埋め込むようにする。
その3は、MRマグネット238の肉厚を第1の可動鏡筒52の肉厚よりも薄くできない場合に好適なもので、第1の可動鏡筒52の平面部232aを肉盛りし、第1の可動鏡筒52の肉厚よりも高い位置でセンサ保持枠236を支持するようにする。
その1は、MRマグネット238の厚さを十分に薄くする。即ち、MRマグネット238の肉厚を外装鏡筒232の平面部232aの肉厚よりも薄くし、MRマグネット238を第1の可動鏡筒52の外周面に貼り付けたときにも、その表面とセンサ保持枠236の内面との間に適当な隙間が設定され、MRマグネット238がセンサ保持枠236と接触することがないようにする。
その2は、MRマグネット238の肉厚を上記1のように薄くできない場合に好適なもので、第1の可動鏡筒52に凹部を設け、MRマグネット238の一部を第1の可動鏡筒52に埋め込むようにする。
その3は、MRマグネット238の肉厚を第1の可動鏡筒52の肉厚よりも薄くできない場合に好適なもので、第1の可動鏡筒52の平面部232aを肉盛りし、第1の可動鏡筒52の肉厚よりも高い位置でセンサ保持枠236を支持するようにする。
その他、第1の可動鏡筒52に固定されたMRマグネット238が外装鏡筒232に固定されたセンサ保持枠236と接触することなく、第1の可動鏡筒52の進退動作を許容できる構造であれば、各種の構造のものを適用できるものである。なお、位置検出センサ231が取り付けられた後の長穴234は、チリやホコリ等の侵入を防ぐために、カバー等で塞ぐようにする。そのカバーとしては、例えば、位置検出センサ231の周囲を覆うカバー部材を設けてもよく、また、センサ保持枠236の左右に長穴234の開口部を覆うカバー部を設ける構成としてもよい。
センサ保持枠236は、MRセンサ239が固定される四角形をなす保持部236bと、その保持部236bの対向する2辺に設けられた取付部236c,236cとからなり、両取付部236c,236cに穴236aがそれぞれ2つずつ設けられている。また、保持部236bの略中央部には、MRマグネット238の磁界を透過させるための貫通穴241が設けられている。この貫通穴241に感磁面を合わせるようにして、MRセンサ239が保持部236bの外面に接着剤等の固着手段によって固定されている。
MRセンサ239は、MRマグネット238から出力される磁界の強さを検出するものである。MRセンサ239は、センサ配線板242の電気回路の所定位置に実装され、その電気回路と電気的に接続されている。このMRセンサ239の感磁面をMRマグネット238の表面に対向させると共に、その表面に対して感磁面が平行となるように構成する。この際、一対のスペーサ237,237の厚さを調整することにより、MRセンサ239の取付位置を変えてMRマグネット238との間の隙間を調整することができる。
このような構成とすることにより、光路折り曲げ部材保持枠216を含む第1の可動鏡筒52の位置を、位置検出センサ231によって検出することができる。即ち、第1の可動鏡筒52が光軸方向に動作した際に、MRマグネット238の磁界の強さの変化をMRセンサ239で検出することにより、第1の可動鏡筒52が第1の固定鏡筒51に対して、即ち光軸方向のどの位置にあるかを知ることができる。このMRセンサ239の出力を得ることにより、第1の可動鏡筒52の動作を制御し、その位置制御を行うことができる。符号245は、図示しないCCDが実装されたプリント配線板である。
以上説明したように、本願発明によれば、プリズムやミラー等の光路折り曲げ部材を有する光学系レンズ装置を、撮影時と非撮影時とで長手方向の鏡筒全長が伸縮する沈胴式としたため、鏡筒のカメラ本体への実装姿勢を縦置きや横置きとした際に、より薄型で小型のカメラ装置を実現することができる。しかも、非撮影時のカメラ本体への収納性が向上すると共に、カメラ自体の携帯性を向上することができる。また、非撮影時には鏡筒全体がカメラ本体内に収納されるため、レンズ面が隠れたり、ゴミや汚れが付着することが無くなる。
また、沈胴動作の駆動手段としてリニアモータを採用することにより、電源を入れてから、瞬時に撮影準備が可能となる。更に、落下衝撃時におけるレンズ装置の堅牢性が向上される。このように、折り曲げ光学系の沈胴式レンズ装置が実現されることにより、今までにない斬新なスタイルのカメラを市場に提供することができる。
以上説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば、前記実施例においては撮像装置として電子スチルカメラ(デジタルカメラ)に適用した例について説明したが、他の形式の撮像装置、例えば、ビデオカメラ、カメラ付きパーソナルコンピュータ、PDA等にも適用できることは勿論である。このように、本願発明は、その要旨を変更しない範囲で各種の変更実施が可能である。
1,31,41‥直動転がり支持手段、 2,45‥案内部材、 3,46‥可動部材、 4‥固定部材、 5,53A,53B,53C,53D,65A,65B,65C‥転動体ユニット、 6A,6B‥板ばね(予圧部材)、 7,66,67‥第1の案内溝、 8,59‥第2の案内溝、 14‥円筒ころ(転動体)、 15‥保持器、 50,200,230‥レンズ装置、 51‥固定鏡筒、 52‥可動鏡筒、 56A,56B‥開口部、 66,67,72,73,74,75,223,224‥案内溝、 69,221A,221B,222A,222B,222C,222D‥案内板、 150‥電子スチルカメラ(撮像装置)、 151‥カメラ本体(撮像装置本体)、 152‥撮影ボタン、 211‥1群レンズ、 212‥2群レンズ、 213‥3群レンズ、 214‥4群レンズ、 215‥CCD(撮像手段)、 216‥光路折り曲げ部材保持枠(1群レンズ保持枠)、 217‥2群レンズ保持枠、 218‥3群レンズ保持枠、 219‥4群レンズ保持枠、 227‥プリズム(光路折り曲げ部材)、 231‥位置検出センサ(位置検出手段)、 234‥長穴、 235‥ピン、 236‥センサ保持枠、 237‥スペーサ、 238‥MRマグネット(磁気スケール)、 239‥MRセンサ(磁気感知センサ)、 278‥後部鏡筒
Claims (13)
- レンズの光軸上に配置され且つ当該光軸に沿って進む光の進路を折り曲げる光路折り曲げ部材を保持する光路折り曲げ部材保持枠と、
前記光路折り曲げ部材保持枠が収納される可動鏡筒と、
前記光路折り曲げ部材保持枠を介して複数の直動転がり支持手段により前記可動鏡筒を前記光軸の方向へ移動可能に支持する固定鏡筒と、を備え、
前記可動鏡筒を前記固定鏡筒に対して入れ子式に出し入れ可能に構成したことを特徴とするレンズ装置。 - 前記可動鏡筒内の前記光路折り曲げ部材保持枠の前記光軸上の後方には、1若しくは2以上のレンズ又は光学部品が保持される1又は2以上のレンズ等保持枠を配置し、当該1又は2以上のレンズ等保持枠を前記複数の直動転がり支持手段により前記光路折り曲げ部材保持枠と独立に前記光軸の方向へ移動可能に支持したことを特徴とする請求項1記載のレンズ装置。
- 前記直動転がり支持手段は、前記光路折り曲げ部材保持枠に設けられると共に前記光軸方向に延在され且つ互いに平行とされた複数の第1の案内溝と、前記固定鏡筒に設けられると共に前記光軸方向に延在され且つ互いに平行とされて前記複数の第1の案内溝にそれぞれ対向される複数の第2の案内溝と、前記第1の案内溝と前記第2の案内溝との間に転動自在に介在される複数の転動体とを有する転動体ユニットからなり、
前記固定鏡筒に対して前記光路折り曲げ部材保持枠を複数の前記転動体ユニットにより複数箇所で摺動自在に支持するようにしたことを特徴とする請求項1記載のレンズ装置。 - 前記複数の第1の案内溝及び前記複数の第2の案内溝間に介在される前記複数の転動体ユニットは、前記光軸を中心として同心円上において等間隔となる位置に配置するか、又は基準位置を中心として対称となる位置に配置したことを特徴とする請求項3記載のレンズ装置。
- 前記光路折り曲げ部材保持枠及び前記レンズ等保持枠の合計が2以上である場合に、前記2以上の保持枠を支持する前記複数の転動体ユニットを、前記光軸方向において他の転動体ユニットと互い違いに収まり合うよう回転偏倚した位置に配置したことを特徴とする請求項3記載のレンズ装置。
- 前記光路折り曲げ部材保持枠及び前記レンズ等保持枠の合計が2以上である場合に、前記2以上の保持枠を支持する前記複数の転動体ユニットを、千鳥状に配置して、奇数番目に位置する保持枠の各転動体ユニット同士を前記光軸方向と平行をなす方向に一致させると共に、偶数番目に位置する保持枠の各転動体ユニット同士を前記光軸方向と平行をなす方向に一致させるように配置したことを特徴とする請求項3記載のレンズ装置。
- 前記光路折り曲げ部材保持枠及び前記レンズ等保持枠のそれぞれにおいて、前記複数の転動体ユニットのうち少なくとも1つの転動体ユニットと前記固定鏡筒との間に介在されると共に前記第2の案内溝を有する案内部材と、前記案内部材を前記転動体ユニット側に付勢して当該転動体ユニットに予圧を付与する予圧部材と、を設けたことを特徴とする請求項3記載のレンズ装置。
- 前記予圧部材は、板ばね、コイルばね又はゴム状弾性体の1又は2以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項7記載のレンズ装置。
- 前記固定鏡筒に対する前記保持枠の前記光軸方向における位置を検出してその検出信号を出力する保持枠位置検出手段を設けたことを特徴とする請求項1記載のレンズ装置。
- 前記固定鏡筒及び前記可動鏡筒は、互いに略相似形となる断面形状を有する円形、楕円形、小判形、四角形又は五角以上の多角形からなる筒体であることを特徴とする請求項1記載のレンズ装置。
- 前記光路折り曲げ部材保持枠を前記光軸方向へ移動させる第1の駆動手段を設け、前記第1の駆動手段は、前記光路折り曲げ部材保持枠に固着されるコイルと、前記コイルを貫通すると共に磁気の閉回路を形成する磁気回路部と、を有することを特徴とする請求項1記載のレンズ装置。
- 前記1又は2以上のレンズ等保持枠を前記光軸方向へ移動させる1又は2以上の第2の駆動手段を設け、前記1又は2以上の第2の駆動手段は、前記1又は2以上のレンズ等保持枠に固着される1又は2以上のコイルと、前記1又は2以上のコイルを貫通すると共に磁気の閉回路を形成する磁気回路部と、を有することを特徴とする請求項2記載のレンズ装置。
- レンズの光軸上に配置され且つ当該光軸に沿って進む光の進路を折り曲げる光路折り曲げ部材を保持する光路折り曲げ部材保持枠と、
前記光路折り曲げ部材保持枠が収納される可動鏡筒と、
前記光路折り曲げ部材保持枠を介して複数の直動転がり支持手段により前記可動鏡筒を前記光軸の方向へ移動可能に支持する固定鏡筒と、を設けたレンズ装置を備え、
前記レンズ装置は、前記可動鏡筒を前記固定鏡筒に対して入れ子式に出し入れ可能に構成したことを特徴とする撮像装置。
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