JP2015049509A - レンズマウント - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズボディがレンズホルダに取り付けられると、2部品の基準面は物理的に接触し、レンズ焦点面とセンサ像面との間の正確な配列を提供する。【解決手段】レンズマウントシステムは、一連の交換可能レンズボディ503を備え、これらは全てフランジ504と基準面512を有し、これらはレンズ焦点面512に対して正確に交換可能に配置されている。レンズホルダ509は、センサ506およびセンサ像面に対して正確に配置される。【選択図】図5
Description
関連出願への相互参照
本願は、2012年7月26日に出願された、同一発明者による米国PCT出願PCT/US12/44236、発明の名称「レンズマウント」の一部継続出願である。
本願は、2012年7月26日に出願された、同一発明者による米国PCT出願PCT/US12/44236、発明の名称「レンズマウント」の一部継続出願である。
技術分野
本発明は、コンパクトカメラシステムその他用途のための交換可能レンズマウントシステムに関する。
本発明は、コンパクトカメラシステムその他用途のための交換可能レンズマウントシステムに関する。
デジタル撮像カメラは、CCDまたはCMOS撮像器のような固体イメージセンサを用いて、光学画像を電子信号へ変換する。撮像器の解像度が上がるのにともない、光学レンズの性能を向上させることに対する要求が常にある。レンズの重要な特性は、広角視野にわたって高解像度画像を生成する能力である。レンズのもう1つの重要な特性は、コンパクトサイズのレンズを用いて高解像度画像を生成する能力である。レンズは様々な電子デバイスへ組み込まれている。例えば携帯電話、カメラ、スポーツカメラ、コンピュータ、コンピュータ周辺機器である。新たなデバイスへレンズを組み込むと、レンズに対する新たな環境性能要求が発生する。携帯デバイスに用いるためレンズがコンパクトで軽い必要があり、その上で高性能を維持する必要がある。そのようなデバイスに組み込まれたマルチメガピクセルカメラが一般的になっている。性能は振動と移動に対して安定している必要がある。レンズはまた、軽量な材料によって作られていることが望ましい。レンズはさらに、レンズの軸方向と長手方向の双方において、コンパクトであることが望ましい。
交換可能レンズマウントシステムは、従来のフィルムカメラやデジタルSLRカメラにおける標準機能である。このシステムは、エンドユーザがレンズを交換するための便利な方法を提供する。例えば広角レンズが風景シーンを撮影するために用いられ、中焦点レンズが肖像写真のために用いられ、望遠レンズが野生生物やスポーツの写真のために用いられる。交換可能レンズにより、ユーザは1つのカメラ筐体を複数目的に適応させることができる。既知のセキュリティカメラも、CマウントまたはCSマウントなどの交換可能レンズマウントシステムを用いる。これら既存システムは大レンズについてはよく機能するものの、小フォーマットCCD/CMOSイメージセンサを利用するコンパクトカメラ上で用いられる微小レンズには適していない。現在のシステムはまた、使用中においてレンズを素早く交換するようには設計されていない。交換可能レンズシステムに対する要求は、高速交換可能かつレンズを交換するときレンズ焦点面とセンサ像面との間の正確な配置を維持することができるレンズマウントシステムを提供することを含む。
微小レンズは、極限環境において用いられる場合がある。スキー、カヤック、その他の水分汚染が深刻なスポーツにおいて用いることが一般的である。レンズボディとレンズホルダとの間の環境封止を提供するレンズマウントシステムが必要である。
イメージセンサまたはカメラは、レンズまたは用途に応じて異なる設定を用いる場合がある。例えば色バランス、シャッタスピード、ゲイン、開口設定、オートフォーカス設定である。レンズボディとレンズホルダとの間の電気的接触から独立したレンズ方向セットを提供するレンズマウントシステムが必要である。
従来技術における上記課題を解決するレンズマウントシステムについて説明する。レンズマウントは、レンズボディに固定されたレンズを備える。レンズボディは、レンズの焦点面に対して正確に配置された基準面を有するフランジ面を備える。レンズは単一素子または複数のレンズ素子によって作成することができる。本明細書におけるレンズという用語は一般に、単一素子レンズまたは複数素子レンズのことである。レンズ素子は固定することもできるし、レンズボディ内で互いに対して可動とし、またズームレンズもしくは調整可能焦点を有するレンズのように焦点面に対して可動とすることもできる。本発明の実施形態は、レンズホルダを含む。レンズホルダは、センサ像面に対して正確に配置された基準面を有するセンサ近傍に配置される。レンズボディがレンズホルダに取り付けられると、レンズホルダの基準面はレンズボディの基準面に揃えられる。これにより配列およびレンズとイメージセンサ間の正確な距離を確実に設定することができる。「配列」という用語は、xyz座標3次元における2つの物体と正確な位置合わせまたは配置およびこれら3軸回りにおけるこれら物体回転のことである。本発明の実施形態は、基準面間の物理的接触を用いて、レンズ焦点面とセンサ像面との間の要求された正確な配列を提供する。他実施形態において、基準面はさらに基準点を含み、これにより要求された相対配置および配列を提供する。1実施形態において、基準点はばね荷重球体により構成され、3球体と基準面との接触により基準面を規定する。他実施形態において球体は、半球、球体断面、その他の点接触することができる幾何学形状に置き換えられる。他実施形態において、基準点は機械加工された隆起領域または突出部であり、これが第2面と接触することにより基準面を規定する。他実施形態において、接触基準点は、インデントとこれに対応する突起またはばね荷重球体(あるいはその他上述の球体)を有し、面間の配列と回転方向基準点を提供する。他実施形態において、配列点は、レンズの焦点面とセンサ像面との間の面配列とともに、回転方向についても提供し、レンズボディとレンズホルダ上に配置された電気的接触を配列する。機械的または磁気的な固定構造を用いて、レンズを位置固定する。適切な材料から作られたOリング形状のシールまたはガスケットを、レンズボディとレンズホルダとの間に配置することにより環境保護機能を提供し、埃/水がレンズボディと光学イメージセンサとの間の空間へ入らないようにする。レンズボディとレンズホルダとの間の電気的接触から独立したレンズ方向セットも提供される。
本発明のレンズマウントシステムは、一連の交換可能レンズボディを備え、これらは全てフランジと基準面または基準点セットを有し、これらはレンズ焦点面に対して正確に配置されている。レンズホルダは、センサおよびセンサ像面に対して正確に配置された基準面または基準点セットの近傍に配置される。レンズボディがレンズホルダに取り付けられると、2部品の基準面は物理的に接触し、レンズ焦点面とセンサ像面との間の正確な配列を提供する。
図1は、本発明を用いることができるイメージングシステムの例を示す。レンズ104はレンズボディ105に取り付けられ、レンズボディ105はレンズホルダ101に取り付けられる。レンズホルダはイメージセンサ106に取り付けられる。センサは通常、プリント回路基板上に取り付けられる。プリント回路基板は、画像処理電子回路102への電気的接続103を提供する。他実施形態において、図示していないが、電子回路102はイメージセンサ106と同じ回路基板上に組み込まれ、これにより非常に小さいサイズを実現する。
本発明の望ましい実施形態は、大きく2つの部品を有する。すなわちレンズボディとレンズホルダである。レンズボディはレンズホルダから取り外し可能であり、他のレンズボディと交換して交換可能レンズを提供することができる。レンズボディは、異なるイメージング環境において用いることが望ましい複数のレンズ素子を含む。例えば1つのレンズボディは広角視野を生成するレンズ素子を含み、第2レンズボディは望遠視野を提供するレンズ素子を含み、第3レンズボディは近接視またはマクロ撮影において有用なレンズ素子を含む。本発明の要点は、同一のイメージングシステム上でこれら3つの異なるレンズボディを交換可能であることである。レンズホルダは、レンズボディとイメージセンサとの間でアダプタとして動作する部品である。1実施形態においてレンズホルダは、イメージセンサが取り付けられる回路基板上に固定的に取り付けられる。他実施形態において、イメージセンサはレンズホルダへ固定的に取り付けられ、レンズホルダとセンサは電子的接続を介して画像処理電子回路へ取り付けられる。電子的接続の例は、ワイヤ、はんだ接続を含む回路基板上のコンタクトパッド、ワイヤ接続、その他当該分野において知られている技術である。
図1Aを参照すると、レンズマウントはレンズボディ107とレンズホルダ108を有する。レンズホルダ108はレンズボディと接続するように設計されている。レンズマウントにより、レンズボディをレンズホルダへ着脱可能に取り付け、レンズボディ焦点面をイメージセンサ110の像面109と整列することができる(図示せず)。望ましい実施形態において、レンズボディとレンズホルダは、図示するようにXおよびX’軸111に沿って整列および接続され、レンズボディ内に保持されるレンズの焦点面はセンサの像面と整列される。他実施形態において、図29で説明するように、レンズボディとレンズホルダは任意の他軸に沿って互いに対して固定され、1以上のミラーを用いてレンズボディ内のレンズの焦点面をイメージセンサの像面と整列する。
レンズボディの空間位置は、XYZ座標および回転角θx、θy、θzで示すこれら軸回りのレンズボディの回転によって記述される。望ましい実施形態において、レンズボディ内のレンズの光軸はX軸に沿っている。望ましい実施形態において、図1Aに示すように、レンズホルダ108はイメージセンサ110に取り付けられる。したがってイメージセンサの像面の空間位置とレンズホルダの位置は、デカルト座標系(X’,Y’,Z’)およびこれら3軸回りの回転(θx’,θy’ θz’)によって記述される。レンズボディとレンズホルダは、基準面を有する。レンズボディの基準面は、レンズの焦点面との間で固定的な既知の関係を有するように構成される。レンズホルダの基準面は、レンズホルダがイメージセンサに対して直接的または間接的に取りつけられたとき、レンズホルダ基準面とイメージセンサの像面との間の相対位置が正確に既知かつ規定されるように構成される。正確に既知かつ規定されるとは、基準面の位置と焦点面の位置が互いに既知、またはデカルト座標XYZおよびこれら3軸回りの回転に対して固定されているということである。レンズボディの基準面がレンズホルダの基準面と接触しているとき、レンズの光軸とセンサの像面の中心とが整列され、センサの像面とレンズの焦点面が一致する。したがって整列することにより、レンズボディの座標XYZおよびθxθyθzと座標X’Y’Z’およびθx’θy’θz’は、レンズの焦点面がセンサの像面の中心となり合致するという関係を有することになる。以下の例はこれが基準点およびレンズボディとレンズホルダ上に位置する面によっていかに実現されるかを説明する。レンズボディとレンズホルダは、必ずしも円筒形状でなくともよい。実施形態によっては、位置はデカルト座標および回転によって規定される。他実施形態において、デカルト座標および3軸のうち2つの回転に対して整列する場合がある。特に実施形態によっては、θxについては自由に回転してもよく、ただしその他の座標については整列を維持する。
図2は、レンズボディの実施形態を示している。レンズボディ201は円筒構造をしており、ここでは断面図を示している。被撮像物202は、レンズボディ201から距離203離れた位置にある。レンズ204の焦点面は、レンズボディの右側に配置されている。レンズボディは、円筒空洞211に取り付けられたレンズ素子210を備える。通常のアプリケーションにおいて、1以上のレンズ素子が含まれる。図示しない他のレンズ素子はボディ構造211内に収容される。望ましい実施形態において、レンズ素子はレンズボディに収容され、レンズの光軸212がレンズボディの中心軸と合致するようになっている。レンズボディはさらに、レンズボディ構造211に取り付けられたフランジ構造208を備える。フランジ構造はオプションで、円筒取付部206を備える。望ましい実施形態において、フランジ208の面207と209の少なくとも1つは、レンズの光軸に対して垂直であり焦点面204に対して平行である。フランジ面の少なくとも1つは、既知距離205離れた位置に配置された基準面(図示するように、面207は基準面であると仮定している)であり、実際には図1Aに関して説明したように、焦点面に対して全てのデカルト方向における既知の座標およびデカルト座標回りの回転を有する。フランジ基準面207のレンズ焦点面204に対する正確な配置は、レンズボディの組立中に実施される。距離205は、焦点距離や背面焦点距離などのレンズ光学特性によらず、全てのレンズについて共通である。フランジ面はレンズの焦点面から既知の距離205にあるので、フランジ面は他の要素をレンズの焦点面に対して正確に配置するための基準面としての役割を有する。他の要素とは例えばイメージセンサの像面である。基準面は、距離205についての基準のみならず、光軸に対して垂直な他の2軸に対する配置についての基準を提供する。これにより、フランジ面を基準面として用いて、3軸および3軸回りの面の回転に関して、レンズの焦点面をセンサの像面に合わせて整列することができる。実施形態によっては、3点によって面を定義することができるので、面207をフランジ208上の3以上の点によって置き換えることができる。図2において基準面207はフランジの右面だが、後述する他実施形態においては、フランジの左面209を基準面として用いる。その他の実施形態においては、基準面はフランジ上の3点によって定義される面である。
図3は、望ましい実施形態の主要な第2部品であるホルダを示している。レンズホルダ301は、上述のレンズボディと結合することを意図した機械構造である。レンズホルダは円筒部305を備え、円筒の一端にフランジ310を備える。レンズホルダの他端309は、基板306に取り付けられている。基板306上にはイメージセンサ304が取り付けられている。レンズホルダは、締結部品307と308によってイメージセンサ基板に固定される。締結部品の非限定的例としては、スクリューやリベットが挙げられる。他実施形態において締結部品は、レンズホルダフランジと基板306との間の境界における接着剤によって置き換えることもできる。フランジ310は、センサ304の像面303から既知の距離302に位置するように製造される。フランジ310は、レンズホルダ上の様々な位置に配置することができる。フランジ310は、センサの像面と並行である。フランジ310は、2つのフランジ面311と312を有する。望ましい実施形態において、フランジ面311と312の少なくとも1つは、センサの像面に対して平行であり像面から既知の距離にある。図示する距離302は、外面311において測定している。面311と312の1つは、センサの像面に対する既知の固定距離(望ましい実施形態においてはさらに固定方向)においてレンズボディを配置するための基準面としての役割を有する。すなわち、センサの像面に対して平行である。望ましい実施形態において、レンズホルダの中心軸314は、センサ315の像面の中心を交差し、レンズホルダ基準面に対して垂直となるように配置される。レンズホルダの中心軸は、以下に説明する結合したレンズボディとレンズホルダの光軸と合致する。結合したレンズボディとレンズホルダは、図4に示すレンズマウントを形成する。レンズマウントは、レンズホルダ405とレンズボディ411を備える。これら各部品そのものは図2と図3においてそれぞれ説明した。図示する実施形態において、レンズホルダとレンズボディはともに円筒部品であり、ここでは断面図を示し、これら部品は同心状に連結する。レンズボディ411は、中央円筒412に連結するレンズ素子401を備える。レンズ素子の光軸とレンズ素子が取り付けられる円筒の中心軸は、符号415に示すように合致している。望ましい実施形態において、符号415が示す線は、センサ408の像面の中心点を交差するように配置される。レンズボディはさらに、面416と417を有するフランジ403を備える。フランジ面の少なくとも1つは、レンズの焦点面418に対して固定の座標および回転に配置された基準面である。レンズボディはレンズホルダ405に連結し、レンズボディの円筒取付部の外面が点413においてレンズホルダの内壁にフィットする。レンズホルダの内面とレンズボディの外面は、点413において接触し、レンズをレンズホルダ内に配置し、レンズ415の光軸がセンサ408の像面の中心点に整列されるようにする。以下に説明する他実施形態において、レンズの光軸をセンサの像面の中心点に整列させることは、レンズボディフランジ403とレンズホルダフランジ419に配置されたマークを用いることによって実現される。図4に示す実施形態において、図示しないマークは、レンズボディフランジ面417上およびレンズホルダフランジ面406上に配置されている。イメージセンサ408は、上述の手段によって基板410に取り付けられている。レンズホルダは、上述のようにコネクタ414を用いて最右レンズホルダ端407を介して同じ基板410に取り付けられている。レンズホルダのサイズ409とレンズボディフランジ404の位置は、図示するように連結するときレンズの焦点面とセンサ418の像面が整列されるように製造される。面417と406は、距離402とともにレンズ焦点面とセンサ像面に対するデカルト座標および回転角を規定する基準面となるように製造される。この実施形態において、レンズ焦点面の横位置(yz平面上)は、レンズボディ外径とレンズホルダ内径との間のクリアランス413によって制約される。レンズボディに収容されたレンズの焦点面およびセンサの像面のXYZ座標および傾斜角θxθyθzは、レンズの焦点面とセンサの像面が揃えられた状態となるように制約される。
レンズボディとレンズホルダと接触して保持する方法はいくつかある。第1実施形態において、クリアランス413はレンズホルダとレンズボディとの間に摩擦が生じる程度に調整される。他実施形態において、レンズホルダは永久磁石材料から製造され、レンズボディは強磁性材料から製造される。これにより磁気吸引力がフランジ面417と406を接触させて保持する。他実施形態において、レンズボディは永久磁石材料から製造され、レンズボディは強磁性材料から製造される。他実施形態において、レンズボディとレンズホルダはともに永久磁石であり、その極性は各部品が図4に示す位置において引かれ合うように選択される。他実施形態において、レンズホルダのフランジ面406内もしくはレンズボディのフランジ面417内に磁石が埋め込まれて相手方が強磁性材料であり、または双方に磁石が埋め込まれ、各部品が図4に示す位置で保持されるように磁石の極性が選択される。レンズボディとレンズホルダを着脱可能に取り付けるその他手段については以下に説明する。
図5に示す他実施形態において、レンズホルダ上のフランジは、ガイドエッジ505を備える。レンズボディ上のフランジ504の外エッジ508はガイドエッジ505に隣接しており、これによりレンズホルダ509内においてレンズボディ503を中心に配置する。望ましい実施形態において、レンズボディはレンズ素子501の光軸がレンズボディ510の中心軸上に位置するように製造される。センサ506の像面上にレンズホルダを中心付けることにより、レンズの光軸がセンサの像面の中心と合致する。レンズホルダフランジ基準面512とレンズボディフランジ基準面511を緊密に接触させることにより、距離507はセンサの像面がレンズの焦点面と揃えられるようにセットされる。接触フランジ511と512により、XYZ方向においてレンズを整列し、センサの像面に対するレンズの焦点面の傾斜(θyとθz)を制御することができる。デカルト座標系および角度は、図1Aで説明したものと同様である。ガイドエッジの面とフランジ面により、センサの像面上でレンズを中心付けることができる。図5に示す実施形態は、レンズボディと接触してレンズホルダを保持するため、上述と同じ手段を用いる。1実施形態において、境界における摩擦を用いて、レンズボディとレンズホルダを保持することができる。他実施形態において、磁力を用いてレンズボディとレンズホルダを保持することができる。両実施形態においてレンズボディはレンズホルダに対して着脱可能に取り付けられる。レンズを取り外すためには、レンズボディを単にレンズホルダから引っ張ればよい。
図6は、本発明の他実施形態を示す。レンズマウントはレンズボディ601とレンズホルダ602を備える。レンズボディは、レンズを形成するレンズ素子を収容し、基準面606を有するフランジ603を備えている。レンズホルダは、2つのフランジを備える。第1予備フランジ607を用いて、レンズホルダを基板610に接続する。第1フランジは、レンズホルダを基板へ接続するその他の手段を用いて同様の効果を発揮できるという点において、予備的なものである。第2フランジ604は、基準面613においてレンズボディのフランジ603と連結することを意図したものである。レンズホルダはさらに、レンズボディ上のねじ612とかみ合うねじ611を備える。レンズボディがレンズホルダ内に完全にねじ込まれると、レンズボディフランジ603の基準面606はレンズホルダフランジ604の基準面613と接触する。距離608は、レンズの焦点面がセンサ609の像面と合致して整列するようにセットされる。イメージセンサ609は基板610に取り付けられる。
図6の他実施形態において、レンズボディとレンズホルダの基準面は、ねじ面611および612である。これら面の位置は、図1Aで説明したように、デカルト座標および回転角に対して既知の位置となるように、正確に製造される。基準面611はレンズの焦点面に対して規定され、基準面612はイメージセンサの像面に対して規定される。レンズボディをレンズホルダに対して完全にねじ込むことにより基準面611と612が結合すると、焦点面と像面が揃えられる。この実施形態において、Y、Z、θy、θzに関する整列は基準面611と612によって規定され、Xとθxに関する整列は基準面606と613によって規定されることに留意されたい。他実施形態において、図示していないが、基準面606と613との間にスペーサを配置し、各レンズが異なる焦点面位置を有するようにしてもよい。
図7に示す他実施形態において、レンズボディ701とレンズホルダ702はともにねじ705を有する。レンズボディにおいて、ねじはレンズボディフランジ710のエッジ部に配置されている。レンズホルダにおいて、ねじはガイドエッジ704の内面上に配置されている。ガイドエッジは延伸構造であり、レンズホルダフランジ713上に配置されている。レンズボディフランジの基準面711がレンズホルダフランジの基準面712と接触すると、距離709が規定され、レンズの焦点面がセンサ707の像面と合致する。
図8と図9に示す他実施形態において、レンズマウントはレンズボディ801とレンズホルダ802を備え、レンズボディとレンズホルダは、ばね加重ガイドピンによって着脱可能に保持されている。2以上のガイドピンを用いて安定性を提供する。図8と図9は2つのガイドピンを示している。レンズボディは、基準面803を有するフランジ805を備える。レンズホルダは、2つのフランジ808と811を有する。第1予備フランジ811を用いてレンズホルダを基板812へ固定する。イメージセンサ810は基板に取り付けられる。フランジ面803と816が緊密に接触し、距離809が固定されてレンズ803の焦点面センサ810の像面が揃えられると、基準面816を有するレンズホルダの第2フランジ808は、レンズボディのフランジ805と接触する。面803と816は基準面である。
レンズボディ805上のフランジは、穴815を有する。穴815は、レンズが適切に固定されると、レンズホルダ上のフランジの孔814と揃えられる。ピン813は、揃えられた孔814および815とフィットする。各ピン813はばね(807)荷重され、通常状態においてレンズホルダフランジ808の面に対して押し付けられる。本例において2つのピンを用いているが、他実施形態において少なくとも2つの多数ピンを用いることもできる。ピンと孔はレンズボディとレンズホルダをθxについて整列し固定する。図9は、図8に示すレンズボディフランジの上面図である。レンズボディフランジ面の孔は非円形である。レンズボディフランジの孔はスルースロットである。スルースロットの形状は、スロットの大きい側の端部905がガイドピン909のヘッドまたはキャップ906とフィットするようになっている。サイズ912はサイズ911よりも大きい。ピンヘッドまたはキャップ906は、傾斜側面907を有する。ピンキャップの高さ914は、レンズフランジ805の厚さよりも大きい(図8参照)。レンズボディは、ピンキャップ906をスロットの大きい側の端部905と揃えることにより、着脱可能に取り付けられる。レンズがスルースロットの小さい側の端部904に向かってねじられると(915)、ピンヘッド907の先細り端部がスロットに沿って端部905から端部904に向かって移動するのにともなって、ばね荷重ガイドピン909はレンズボディフランジ面から持ち上げられる。スルースロットの端部904の内面は先細りになっており、ピンヘッドの傾斜907と合致する。ピンヘッドが小端部904および先細り領域に到達すると、ばね910の圧力によってピンヘッドは僅かに降下する。これは戻り止めとして動作し、レンズが正しく取り付けられていることの確認を提供する。ばね荷重ピン909は、レンズホルダに対してレンズボディを固定する位置において、レンズフランジ902を留める。スロットの大端部905がピンキャップ906と揃えられるまでレンズを他方向にねじると、レンズは取り外され、レンズボディはレンズホルダから引き抜かれる。戻り止めは、衝撃や振動によってレンズが不意に外れることを防ぐためにも有用である。
図10と図11に示す本発明の他実施形態は、ばね荷重球体を用いる。レンズボディの左面は基準面として用いられる。本実施形態は、レンズボディ1001とレンズホルダ1002を備える。レンズボディは、フランジ1003を備える。フランジは第1基準面1005と第2面1006を有する。レンズホルダは、第1予備フランジ1013と第2フランジ1010を備える。第1フランジ1013は基板1009に取り付けられ、イメージセンサ1008も基板に取り付けられている。レンズホルダ第2フランジ1010はさらに、フランジ1003をレンズボディへ固定するための少なくとも2つの構造(図10には1つのみ示している)を備える。第1構造は空洞1011を有し、ばね荷重球体1007がそこに配置される。レンズホルダフランジ上の構造はさらに、レンズホルダフランジ1010に対して垂直なエッジガイド1014を備える。同構造はさらに、タブ1004を備える。タブは2つの面1015と1016を備え、レンズボディがレンズホルダに取り付けられると面1016はレンズボディの面1005とかみ合う。面1005と1016は基準面であり、X、θy、θz座標に関してレンズ焦点面をイメージセンサ像面と揃える。面1016と1005は、ばね荷重球体によってレンズボディフランジ1003の面1006に対して押し付ける圧力により、接触して保持される。基準面1017はエッジガイド1014上に配置され、基準面1018はレンズボディフランジ1003のエッジである。接触すると、基準面1017と1018はYZ方向においてレンズの焦点面をセンサの像面と揃える。
図11は、レンズホルダ1101とレンズボディ1102の上面図である。レンズボディフランジ1107は、レンズホルダのタブ1105とフィットするサイズの切り欠き1106を有する。レンズボディフランジはさらに、インデント1109を備える。インデントは、レンズボディフランジ1107の下面1006(図10)上に配置され、レンズホルダのばね荷重球体1108と合致するサイズになっている。使用時において、レンズボディは、タブ1105と揃えられた切り欠き1106を有するレンズホルダの中央空洞1103へ挿入される。レンズボディは次に、ばね荷重球体1108がレンズボディフランジのインデント1109とかみ合うまで、いずれかの方向1110に向かって回転される。かみ合うタブとばね荷重球体により、レンズホルダに対してレンズボディを戻り止めまたはスナップフィットし、レンズボディをレンズホルダに対して着脱可能に固定する。図11は3つのばね荷重球体とタブとインデントのみを示しているが、より多くのばね荷重球体を用いてより安定させてもよい。インデントとばね荷重球体は、θxについてレンズの焦点面とセンサの像面を揃える基準点である。図示する構成により、XYZ方向およびθxθyθzについて、レンズ焦点面とセンサの像面と揃えることができる。この構成は、光軸周りの回転位置θxとともに、YZ軸回りの回転についての傾斜角θyθzを固定する。
図12と図13に示す他実施形態において、図10と図11のばね荷重球体は、ばねクリップおよび半球接触部によって置き換えられている。本実施形態は、他実施形態と同様にレンズボディ1201とレンズホルダ1202を備える。レンズホルダは、予備第1フランジ1203と第2フランジ1204を備える。第1フランジ1203は、基板1210へ取り付けられている。イメージセンサ1211も同じ基板1210へ取り付けられている。レンズホルダはさらに、エッジガイド1205を備える。ばねタブ1207は、エッジガイド1205から延伸している。ばねは、タブ1207の外角エッジ1206においてフレキシブルばね材料を用いることによって形成される。ばね材料の非限定的例としては、鋼鉄や高弾性プラスチックが挙げられる。半球1208は、ばねタブ1207の底部に取り付けられている。半球材料の非限定的例としては、プラスチック、アルミニウムや鋼鉄などの金属、が挙げられる。ばねタブは、半球がレンズボディ1201上のフランジの面1213に対して押し下げられるように荷重される。レンズボディは、第1面1213と第2面1214を有するフランジ1204を備える。レンズボディ1201とレンズホルダ1202がフィットすると、レンズボディフランジ基準面1214はレンズホルダフランジ基準面1215に対して押し付けられ、これにより距離1209が規定され、レンズの焦点面とセンサの像面が合致する。レンズボディフランジ1204のエッジも基準面であり、レンズホルダガイドエッジ1205の内側エッジ1216に対する指標となり、これにより横YZ方向においてイメージセンサ1211に対してレンズボディ1201を配置する。望ましい実施形態においてレンズボディは、レンズボディの中心およびセンサの像面の中心が合致するように配置される。レンズの焦点面とセンサの像面は、XYZθxθyθzにおいて固定され、互いに中心付けされ、合致し、揃えられる。
図13は、図12に示すレンズホルダ1301とレンズボディ1302の端面図である。レンズホルダは、フランジ1304とばねタブ1305を備える。半球1306は、ばねタブの下面に取り付けられている。レンズボディフランジ1307は、切り欠き1308を備える。切り欠き1308は、タブ1305よりも大きいサイズとなっており、切り欠きがタブに揃えられると、タブ上でレンズボディはレンズホルダ内の空洞1303へ挿入され、レンズホルダフランジ1304の面と接触する。接触した後、レンズボディフランジ面上のインデント1309がレンズホルダの半球1306と揃えられるまで、レンズボディは方向1310のいずれかに回転する。半球は次に、ばねタブの力によってインデント内に落ち込み、これによりレンズボディをスナップ留めし、レンズボディが適切に取り付けられたときの戻り止めとなる。レンズボディは、方向1310いずれかの回転によって切り欠き1308をタブ1305に揃えてレンズボディを持ち上げることにより、取り外すことができる。半球1306とインデント1309は、基準点となる。この構成により、光軸X周りのθx回転を含む全座標を通じて、整列することができる。
図14は、図12と図13のばねクリップ実施形態の変形例を示す。本実施形態は、レンズボディ1401とレンズホルダ1402を備える。レンズホルダは、2つのフランジ1403と1404を備える。第1フランジ1403を用いて、基板1410に取り付ける。イメージセンサ1411も基板1410に取り付けられる。第2フランジ1404は、少なくとも2つのタブ1407を備える(図14は1つのタブのみを示している)。タブはフランジ1404から突出しており、フランジ1404に対して垂直な壁1414および壁に取り付けられてC型領域を形成する第2突出部1408を有する。C型領域の内側はばね荷重球体が配置され、突出部1408のインデント内に収容されている。ばね荷重球体1409は、レンズボディのフランジ1405に対して押し付けられ、レンズホルダフランジ1404に対してレンズボディフランジ1405を保持する。接触して保持しているとき、レンズの焦点面がセンサ1411の像面と合致するように、距離1406が規定される。図示していないが、図14のタブの上面図は図13に示すタブおよびレンズフランジと同様である。レンズボディフランジ上の面1415は基準面であり、レンズホルダフランジ1404上の基準面1416と接触すると、X、θy、θzに関して焦点面と像面を揃える。レンズボディフランジのエッジの基準面と壁1414は接触(1417)し、YZについて焦点面と像面を揃える。
環境シール
本発明のレンズマウントは、レンズとイメージセンサの内部動作を保護することが望ましい環境において用いられる場合がある。例えば、スポーツカメラとしてレンズを用いる場合のように、湿気や完全に浸漬した環境が挙げられる。図15〜図20は、先述の構成および環境シールを備える実施形態を示す。
本発明のレンズマウントは、レンズとイメージセンサの内部動作を保護することが望ましい環境において用いられる場合がある。例えば、スポーツカメラとしてレンズを用いる場合のように、湿気や完全に浸漬した環境が挙げられる。図15〜図20は、先述の構成および環境シールを備える実施形態を示す。
図15は、環境シールの第1実施形態を示す。レンズボディ1503はレンズ1501とフランジ1504を備え、レンズホルダ1502へ挿入される。図示する実施形態において、レンズボディとレンズホルダはともにかみ合うねじ1506を有しており、レンズボディ上のフランジ1504がレンズホルダ上のフランジ1510に接触するまで、レンズボディがレンズホルダへねじ込まれる。フランジの接触面および接触するねじ面は基準面であり、上述のように焦点面と像面を揃える。他実施形態において、レンズボディとレンズホルダは例えば、先述のように磁力、ばね力、または摩擦フィットによって保持される。シール1507は、適当な材料で作られたOリングまたはガスケットである。材料の非限定的例としては、シリコン、天然ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)が挙げられる。シールは、レンズホルダの面上に配置された溝1505内またはポケット内にある。レンズボディフランジ1504がレンズホルダフランジ1510と接触すると、シール1507は圧縮され、レンズボディとレンズホルダとの間の埃/水バリアを形成する。図15は、シールがレンズホルダ1513の面とレンズボディ1512の面との間の厚さ方向において圧縮される実施形態を示している。圧縮率は、溝1505の深さと圧縮時のシール1507の直径によって定められる。他実施形態において、レンズボディの挿入リードエッジ1514は面取りされまたは曲げられており(点線で示している)、これにより挿入し易くする。レンズ1501を基板1509およびイメージセンサ1508と揃えることは、ねじ1506を加工した上で、レンズボディがレンズホルダへ完全にねじ込まれたときレンズボディフランジの加工面とレンズホルダフランジの加工面がフィットすることによってなされる。レンズとセンサの相対位置は、加工面を用いて正確に規定され揃えられるとともに、環境シールを圧縮して柔軟にフィットさせることができる。
図16に示す他実施形態において、Oリングシール1606は、レンズホルダ1604のフランジ1611の溝1607内に配置される。レンズボディ1601を基板1610とイメージセンサ1609に対して揃えることは、レンズホルダの面とレンズボディフランジ1602が接触することによってなされる。レンズボディとレンズホルダはさらに、レンズボディフランジ1602のエッジおよびレンズホルダフランジの延伸部1608に加工されたねじ1605によって揃えられ保持される。図15で説明したように、シール1606は圧縮可能な材料で作られている。
図17に示す他実施形態は、レンズホルダフランジ1704の延伸部1705が有する空洞1707内に配置された環境シール1706を提供する。レンズホルダ1703とレンズボディ1701は、レンズホルダの内側エッジおよびレンズボディの外側エッジに加工されたねじ1708によって互いに保持され、基板1710とイメージセンサ1709に対して揃えられる。レンズの焦点面とセンサ1709の像面を揃えることは、レンズボディフランジ1702の基準面1702とレンズホルダフランジ1704の基準面を接触させ、ねじ基準面を点1708において接触させることによってなされる。
図18に示す他実施形態において、レンズボディ1801は、レンズホルダフランジ1804とレンズボディフランジ1802双方における開口1805にフィットするばね(1807)荷重ピン1806を用いることにより、レンズホルダ1803と接触して保持されている。ばね荷重ピンの構成と機能は、図8と図9で説明したものである。環境シールは、レンズホルダ1803の内面に配置された溝1809に埋め込まれたOリング1808を有する。レンズボディはオプションで傾斜エッジ1812を備え、レンズボディをレンズホルダへ挿入することを補助することもできる。レンズの焦点面をイメージセンサ1811の像面と揃えることは、レンズホルダフランジ1804とレンズボディフランジ1802の接触する基準面1813によってなされる。
図19に示す他実施形態において、図10と図11で説明したものと同様に接続系に対して、環境シール1906が追加されている。本実施形態は、レンズボディ1901とレンズホルダ1903を備える。レンズボディは、フランジ1902を備える。レンズホルダ1903は、フランジ1904を備える。レンズホルダフランジ1904はさらに、レンズボディ1902のフランジ1902を嵌めこむための、少なくとも2つの構造(図19においては1つのみを示している)を備える。同構造は空洞1910を有し、ばね荷重球体1909がそこに配置される。レンズホルダフランジ上の構造はさらに、レンズホルダフランジ1904に対して垂直なエッジガイド1905を備える。同構造はさらに、タブ1908を備える。レンズボディがレンズホルダに取り付けられると、接触面1911によりレンズボディ1901(すなわちレンズ)が基板1912およびイメージセンサ1913の像面に対して揃えられる。環境シールは、レンズボディをレンズホルダへ挿入したとき、レンズホルダフランジ1904に配置された溝1908に収容されているOリング1906を用いて形成される。
図20において、図12と図13のレンズマウントに対して環境シールを同様に追加している。レンズボディ2001はレンズホルダ2004と接触し、レンズボディフランジ2002とレンズホルダフランジ2003の面2007が図示するように接触したとき、レンズボディを基板2009とイメージセンサ2008に対して揃える。環境シールは、レンズホルダ2004の内面に加工された溝2006内に配置されたOリング2005によって提供される。
電気インターフェース
より発展したレンズは、動作のため電力および制御信号を必要とするアクティブ素子を備える。例としては、例えばフランス国のParrot株式会社(sa)が製造する液体技術を用いたオートフォーカス素子、または米国のLensVector Inc.が製造する液晶ベースの素子が挙げられる。またレンズボディに、モータやアクチュエータによって駆動される可変開口またはシャッタ、ズーム、振動抑制機能を設け、レンズ機能をさらに拡張することもできる。これら全ての場合において、カメラPCB基板からレンズボディへ電力を提供する必要がある。また場合によっては、レンズボディとレンズホルダとの間で電気接続を確立する必要がある。従来のフィルムカメラやデジタルSLRカメラにおいて、電気接続は、レンズボディの底部近傍に配置された小さなコンタクトパッドセットによって提供される。対応するばね荷重コンタクトピンは、カメラボディ内に配置される。従来技術の設計においては、電気接続が適切に機能するように、レンズ方向が特定角度へ向けて制御されることが必要である。本発明は、レンズ方向によらずレンズホルダとレンズとの間の必要な電気接続を実現する方法を提供する。本発明において、上述の環境シールを設けた場合および設けない場合それぞれのレンズボディとレンズホルダとともに用いることができる、電気接続を実現するための様々な手段を説明する。
より発展したレンズは、動作のため電力および制御信号を必要とするアクティブ素子を備える。例としては、例えばフランス国のParrot株式会社(sa)が製造する液体技術を用いたオートフォーカス素子、または米国のLensVector Inc.が製造する液晶ベースの素子が挙げられる。またレンズボディに、モータやアクチュエータによって駆動される可変開口またはシャッタ、ズーム、振動抑制機能を設け、レンズ機能をさらに拡張することもできる。これら全ての場合において、カメラPCB基板からレンズボディへ電力を提供する必要がある。また場合によっては、レンズボディとレンズホルダとの間で電気接続を確立する必要がある。従来のフィルムカメラやデジタルSLRカメラにおいて、電気接続は、レンズボディの底部近傍に配置された小さなコンタクトパッドセットによって提供される。対応するばね荷重コンタクトピンは、カメラボディ内に配置される。従来技術の設計においては、電気接続が適切に機能するように、レンズ方向が特定角度へ向けて制御されることが必要である。本発明は、レンズ方向によらずレンズホルダとレンズとの間の必要な電気接続を実現する方法を提供する。本発明において、上述の環境シールを設けた場合および設けない場合それぞれのレンズボディとレンズホルダとともに用いることができる、電気接続を実現するための様々な手段を説明する。
図21は、望ましい実施形態を示す。導電バンド2105と2106は、レンズボディ2101の外径周りに形成されている。同バンドは、適当な導電材料から作ることができる。材料の非限定的例としては、銅やアルミニウムが挙げられる。バンドはリング形状で作成することができ、レンズボディの外径に取り付け、またはレンズボディに対して直接電気めっきされる。レンズボディ内において、これらバンドからアクティブ素子(図示せず)に向かって内部接続(図示せず)が確立される。導電バンドの個数は、必要な接続個数に依拠する。図面においては2つのバンドのみを示した。ばね荷重コンタクトピン2107および2108または導電球体は、レンズホルダ2103の内径2109上に配置されている。レンズがレンズホルダ内に取り付けられると、電気ピンは対応するバンドに揃えられる。これにより電気接続がレンズホルダとレンズボディとの間で実現される。断面図に示すように、導電バンドは全てレンズボディの外径周りにあるので、電気接続はレンズボディ回転方向によらず維持される。ユーザは、レンズを特定角度に揃えることなく、レンズを任意の方向(ただし保持機構によって制限される)に取り付けることができる。レンズホルダと基板2111との間には、別の電気接続(図示せず)が存在する。したがって基板は、レンズの機能を制御するアクティブ素子を有することができる。同機能の非限定的例としては、オートフォーカス、安定化機能、などが挙げられる。電気接続を用いて、レンズボディ内のレンズを識別し、イメージセンサ2100および関連するイメージ取得電子部品に対して、取り付けられたレンズのタイプなどを通知することもできる。
1実施形態において、レンズの情報およびレンズパラメータは、レンズボディ内に配置された不揮発性メモリデバイス内にエンコードされ、電気コネクタはその情報を基板上の回路へ伝送する。メモリデバイスの非限定的例としては、SunnyvaleのMaxim Integrated Productsが販売する1−wire(登録商標)またはibutton(登録商標)デバイスが挙げられる。1−wireとiButtonはMaxim Integrated Productsの登録商標である。1実施形態において上記情報は、焦点距離その他の光学特性を含むレンズの部品番号である。他実施形態において、エンコードされた情報は、レンズのシリアル番号を含む。他実施形態において、エンコードされた情報は、イメージセンサが取得した画像の収差を補正できるようにするための補正係数を含む。このような補正は、使用するレンズに固有のものである。レンズ特性および補正係数は、レンズボディのレンズを製造および較正した後、メモリデバイス内にエンコードされる。
実施形態は、上述のレンズボディおよびレンズホルダの組み合わせの1つを示している。構成部品は、レンズボディ2101、レンズホルダ2103、レンズボディ上のフランジ2102、レンズホルダの対応するフランジ2104である。レンズをセンサに揃えることについては上述した。レンズボディとレンズホルダのその他実施形態も、電気接続を備えることができる。
図22、図23、図24、図25は全て、環境シールと電気接続をさらに備える、レンズボディとレンズホルダの他実施形態を示す。図22において、レンズボディ2201とレンズホルダ2202は、フランジ2203と2204を備える。各フランジは、レンズボディフランジ2204のエッジに設けられたねじ2205、およびレンズホルダフランジ2203の延伸部上の対応するねじを備える。本実施形態は、レンズホルダにおいて環境シール2206と電気接続2207および2208を備え、レンズボディにおいて接続2209および2210を備える。電気接続により、レンズボディと、センサ2211を有する基板2212および基板上の関連する電子部品(図示せず)との間で、データを電気通信することができる。
同様に、図23、図24、図25は、レンズホルダとレンズボディの他実施形態を示す。先述の実施形態に加えて、電気接続2207、2208、2209、2210を備えている。
機械部品変形例
上述の実施形態は全て、レンズボディとレンズホルダを2つの個別部品として示したが、各部品はフランジ、ねじ、フィッティングを統合した部品であった。この制約は必ずしも必要ではない。図26は、図12と図13で説明した実施形態の機械的変形例に関する3つの図を示している。斜視図2601、側面図2602、底面図2603を示した。レンズボディ2604は、レンズホルダ2610に取り付けられている。レンズボディは、レンズ2605とフランジ2608を備える。フランジ2608は、レンズホルダ上の対応するフランジ2607と接触すると、レンズボディをレンズホルダの位置に留める。レンズホルダフランジはさらに、レンズボディのフランジ2608の面と接する突出部2612を備える。1実施形態において、レンズボディ上のフランジ2608は、突出部2612と揃えられたとき中央に揃えられたフランジの位置にレンズを「留める」ための窪みを有する。レンズホルダ上のフランジ2607は、レンズホルダと統合されていない個別部品の一部である。フランジ部品はレンズホルダへねじ込まれ(2609)、部品が完成する。レンズホルダはさらに、レンズホルダを基板(図示せず)に配置して取り付けるために用いる取り付け具2611を備える。図示する実施形態は、3つのデカルト座標と3軸回りの回転角を固定することにより、レンズの焦点面とセンサの像面を揃える。上述の実施形態は全て、接着、ねじ込み、その他によって取り付けてレンズホルダとレンズボディの完成品を提供する個別部品として製造できることは、当業者にとって明らかであろう。
上述の実施形態は全て、レンズボディとレンズホルダを2つの個別部品として示したが、各部品はフランジ、ねじ、フィッティングを統合した部品であった。この制約は必ずしも必要ではない。図26は、図12と図13で説明した実施形態の機械的変形例に関する3つの図を示している。斜視図2601、側面図2602、底面図2603を示した。レンズボディ2604は、レンズホルダ2610に取り付けられている。レンズボディは、レンズ2605とフランジ2608を備える。フランジ2608は、レンズホルダ上の対応するフランジ2607と接触すると、レンズボディをレンズホルダの位置に留める。レンズホルダフランジはさらに、レンズボディのフランジ2608の面と接する突出部2612を備える。1実施形態において、レンズボディ上のフランジ2608は、突出部2612と揃えられたとき中央に揃えられたフランジの位置にレンズを「留める」ための窪みを有する。レンズホルダ上のフランジ2607は、レンズホルダと統合されていない個別部品の一部である。フランジ部品はレンズホルダへねじ込まれ(2609)、部品が完成する。レンズホルダはさらに、レンズホルダを基板(図示せず)に配置して取り付けるために用いる取り付け具2611を備える。図示する実施形態は、3つのデカルト座標と3軸回りの回転角を固定することにより、レンズの焦点面とセンサの像面を揃える。上述の実施形態は全て、接着、ねじ込み、その他によって取り付けてレンズホルダとレンズボディの完成品を提供する個別部品として製造できることは、当業者にとって明らかであろう。
センサ分離
図27に示す他実施形態において、レンズホルダ2704はさらに、例えばレンズ交換時においてレンズボディ2701がレンズホルダから取り外されるときに基板2709とセンサ2707を外部環境から分離する、バリア2708を備える。バリア2708の非限定的な材料としては、当該分野において知られているガラスと光学グレードプラスチックが挙げられる。図示するレンズボディとレンズホルダの実施形態は、レンズボディ2701、レンズホルダ2704、レンズホルダ上のフランジ2705、レンズボディ上のフランジ2702を備え、フランジが接触(2706)すると、イメージセンサ2707に対するレンズの距離2710と方向が固定される。固定されるとレンズの焦点面がセンサの像面と重なることが望ましい。望ましい実施形態において、レンズホルダフランジ基準面からセンサの像面までの光路長(物理長ではない)は、レンズホルダフランジ基準面からレンズの焦点面までの距離と同じである。レンズホルダとレンズボディの上述実施形態の全てに対してオプションでバリアの実施形態を追加することができる。
図27に示す他実施形態において、レンズホルダ2704はさらに、例えばレンズ交換時においてレンズボディ2701がレンズホルダから取り外されるときに基板2709とセンサ2707を外部環境から分離する、バリア2708を備える。バリア2708の非限定的な材料としては、当該分野において知られているガラスと光学グレードプラスチックが挙げられる。図示するレンズボディとレンズホルダの実施形態は、レンズボディ2701、レンズホルダ2704、レンズホルダ上のフランジ2705、レンズボディ上のフランジ2702を備え、フランジが接触(2706)すると、イメージセンサ2707に対するレンズの距離2710と方向が固定される。固定されるとレンズの焦点面がセンサの像面と重なることが望ましい。望ましい実施形態において、レンズホルダフランジ基準面からセンサの像面までの光路長(物理長ではない)は、レンズホルダフランジ基準面からレンズの焦点面までの距離と同じである。レンズホルダとレンズボディの上述実施形態の全てに対してオプションでバリアの実施形態を追加することができる。
図28に示す他実施形態において、図27の固定バリアは機械作動バリア2808に置き換えられている。同バリアはレバー2811によって作動する。レンズボディ2801をレンズホルダ2804へ挿入すると、レバー2811はレンズボディ2801と接触(2812)する。本実施形態において、バリア2808はレンズを取り外すと閉じられ、レンズボディを挿入すると差動レバー2811によって開かれる。機械バリア2808の非限定的例としては、当該分野において知られている機械作動絞りやシャッタが挙げられる。本実施形態は、レンズボディ2801、レンズホルダ2804、レンズボディ上のフランジ2802、レンズホルダ上のフランジ2805を備える。フランジは、対向面が接触(2806)すると距離2810とレンズボディ(すなわちレンズ)の方向がイメージセンサ2807に対して固定されるように製造される。図28の機械作動バリア2808の実施形態は、先述のレンズボディとレンズホルダの全実施形態において用いることができるのは明らかであろう。
同一線上にない実施形態
図29は、非共線実施形態を示す。本実施形態は、前述の実施形態と同様にレンズボディ2901とレンズホルダ2902を備える。レンズボディは、上述のように少なくとも1つの基準面を有するフランジ2906を備える。レンズホルダは、2つのフランジ2907と2908を備える。第1フランジ2908は基板2909に取り付けられ、同基板は第2基板2905に対して固定される。イメージセンサは第2基板上に取り付けられる。本実施形態はさらに、光軸をイメージセンサ上に反射するミラー2903を備える。本実施形態は、レンズボディがレンズホルダへ挿入されると各基準面によってレンズの焦点面がセンサ2904の像面に揃えられる点については、先述の実施形態と同様である。光軸2910の経路の角度は90度として示しているが、この角度は任意であり、より鋭角でも鈍角でもよく、いずれであっても焦点面と像面を揃えることができる。図面は平面ミラー2903を示しているが、ミラー2903は非平面であってもよく、アクティブ光学素子であってもよいことは、明らかであろう。
図29は、非共線実施形態を示す。本実施形態は、前述の実施形態と同様にレンズボディ2901とレンズホルダ2902を備える。レンズボディは、上述のように少なくとも1つの基準面を有するフランジ2906を備える。レンズホルダは、2つのフランジ2907と2908を備える。第1フランジ2908は基板2909に取り付けられ、同基板は第2基板2905に対して固定される。イメージセンサは第2基板上に取り付けられる。本実施形態はさらに、光軸をイメージセンサ上に反射するミラー2903を備える。本実施形態は、レンズボディがレンズホルダへ挿入されると各基準面によってレンズの焦点面がセンサ2904の像面に揃えられる点については、先述の実施形態と同様である。光軸2910の経路の角度は90度として示しているが、この角度は任意であり、より鋭角でも鈍角でもよく、いずれであっても焦点面と像面を揃えることができる。図面は平面ミラー2903を示しているが、ミラー2903は非平面であってもよく、アクティブ光学素子であってもよいことは、明らかであろう。
安全保持留め具
図30〜図32に示す他実施形態において、レンズマウントはさらに、衝撃や急加速によってレンズがホルダから落ちないようにするための安全保持留め具を備える。
図30〜図32に示す他実施形態において、レンズマウントはさらに、衝撃や急加速によってレンズがホルダから落ちないようにするための安全保持留め具を備える。
図30に示すように、レンズボディ3002とレンズホルダ3001の組み合わせは、取り換え可能レンズマウントを形成する。レンズマウントは、レンズホルダ3001とレンズボディ3002を備える。図示する実施形態において、図31と図32の断面図が示すようにレンズホルダとレンズボディは円筒素子であり、同心状にフィットする。レンズボディ3002は、中央円筒3004とフィットするレンズ素子3003を備え、レンズ素子の光軸3101とレンズ素子が取り付けられる円筒の中心軸は、合致する。ユーザが異なる特性(例えば異なる焦点距離)のレンズを使いたいとき、レンズボディを取り替える場合がある。望ましい実施形態において、このラインはセンサ3102の像面の中心点と交差するように配置される。レンズボディはさらに、フランジ3005を備える。フランジは、上面3104と底面3105を有する。フランジ面の少なくとも1つは基準面であり、レンズの焦点面3106に対して固定座標に配置される。このように、レンズが交換されるとき、交換レンズは自動的に揃えられ、レンズが形成するイメージがセンサの像面に集束される。図示する望ましい実施形態において、下面3105はセンサ3102像面から固定距離3108に配置された基準面として用いられ、レンズの像面3106はセンサ3102像面に配置され、センサ像面に対して平行となる。レンズホルダはさらに、レンズホルダフランジ3114を備える。基準面3110はセンサ3102の像面から固定距離にありかつ平行であり、レンズボディの基準面3105がレンズホルダの基準面3110と接触するとレンズの焦点面はセンサの像面と合致する。レンズボディ3002はレンズホルダ3001にフィットし、レンズボディ3002のフランジ3005の外面3107がレンズホルダ3001の内壁3108にフィットする。レンズホルダの内面とレンズボディの外面は接触し、レンズをレンズホルダ内に揃え、レンズ3101の光軸がセンサ3102の像面の中心点に揃えられる。イメージセンサ3102は、先述の実施形態で説明した手段によって基板(図示せず)に取り付けられる。レンズホルダ3001は、先述の実施形態と同様にレンズホルダ3109のコネクタスルーホールを用いて、同じ基板に取り付けられる。レンズホルダ3001のサイズとレンズボディフランジ3005の位置は、図示するように接触するとレンズ3106の焦点面とセンサ3102の像面が揃えられるように製造される。
レンズボディ3002は、レンズボディと共心のフランジ3005を備え、フランジ3005の底部エッジ上の第1基準面3105およびフランジの外面上の第2基準面3107を備える。レンズホルダ3001は同様に、2つの基準面を有する。第1基準面3110は、センサ3102の像面から既知の固定距離に配置され、センサの像面に対して平行である。第2基準面3108は、レンズホルダの内壁の外周に形成される。レンズボディ3002の第1基準面3105と第2基準面3107がそれぞれレンズホルダの第1基準面3110と第2基準面3108に接触すると、レンズの焦点面がセンサ3102の像面と合致し、レンズの光軸3101は光センサ3102上に中心付けられる。他実施形態において、ペアになっている基準面が接触すると、レンズの光軸は光センサの像面上の所望位置に配置され、その所望位置は光センサの中心ではない。
望ましい実施形態において、フランジ基準面3105とレンズホルダ基準面3110は、レンズホルダ3001内のレンズホルダフランジ3114の一部として配置された磁石3111によって緊密に接触して保持される。1実施形態において、磁石は円形であり、レンズホルダの内面およびレンズホルダフランジの外面と外接する。
他実施形態において、レンズボディはフランジ3107上の第2基準面とレンズホルダの内壁基準面3108との間の摩擦力により、レンズホルダ内に保持される。他実施形態において、磁石はレンズボディフランジとレンズホルダの双方に配置され、磁石の極性はこれらが引かれ合うように選択される。他実施形態において、磁石は電磁石であり、レンズボディをレンズホルダへ引きつける力を解放することができる。他実施形態において、システムはさらに真空ポンプ(図示せず)を備え、レンズホルダは部分的に真空になってレンズボディをレンズホルダ内に保持する。
他実施形態において、レンズボディ上のフランジ3005はさらに、溝3112を備える。溝3112は、フランジの第2基準面に配置されたフランジの外エッジと外接する。レンズホルダはさらに、留め具を備える。留め具システムの外部部品を図30に示している。図示する実施形態において、留め具は円筒(またはピン)3201(図32)を備えており、その第1端部3008を図30に示している。留め具はヒンジ(3007)されたレバーアクチュエータ3006に取り付けられ、アクチュエータが押されると留め具は溝から引き抜かれ、これによりレンズボディを取り外しまたは他のものと交換するためレンズボディをレンズホルダから取り外す。他実施形態において、アクチュエータとレバーは、レバーが引かれるとレンズボディをレンズホルダから取り外すように配置されている。留め具の内部機能は、図31の断面図で見ることができる。ヒンジ3007はばね3113を備え、ばね3113は張力によって留め具円筒3201を溝3007内に保持する。図32がこれを示している。アクチュエータレバー3006が作動または押されると、留め具円筒3201は溝から引き抜かれ、レンズボディを浮かせてレンズホルダから取り外すことができる。1実施形態において、留め具を用いてレンズボディをレンズホルダ内に保持し、磁石3111は設けない。他実施形態において、留め具はレンズホルダ周囲の1以上の位置に設けられる。1実施形態において、図示していないが、レンズホルダの対向面それぞれに1つずつ2つの留め具取り外し機構を設け、アクチュエータが締められて両機構を解放する。他実施形態において、ペア機構の留め具円筒は先細りになっており、留め具のばね荷重がレンズボディをレンズホルダに向かって押し下げ、これにより基準面3105と3110との間を緊密に接触させる。
コード化されたレンズボディ
他実施形態は、レンズボディをコード化してレンズホルダに配置されるレンズボディ固有のレンズ特性を検出することができるシステムを備える。図33〜図38は、レンズボディを識別する手段を示す。レンズのデザイン特性は、例えばRadiant Zemax LLCが提供するZemax(登録商標)やSynopsys Inc.のCode V(登録商標)などのような適当な光学設計ソフトウェアを用いて計算することができる(ZemaxとCode Vは各提供会社の登録商標である)。レンズの実性能は、デザイン制約と製造制約によって定まる。製造公差はレンズ性能にバリエーションをもたらす。レンズの実性能が分かると、イメージングプロセスパイプラインにおいて、デザインと製造に起因するレンズ性能制約を補正または補償することができる。パイプラインは、イメージセンサの基板上処理、センサ出力を処理するデジタル信号プロセッサ(DSP)または画像信号プロセッサ(ISP)、およびイメージデータが別のスタンドアロンコンピュータまたはインターネットサーバへ伝送された後の事後処理を含む。補正の非限定的例は以下を含む。
他実施形態は、レンズボディをコード化してレンズホルダに配置されるレンズボディ固有のレンズ特性を検出することができるシステムを備える。図33〜図38は、レンズボディを識別する手段を示す。レンズのデザイン特性は、例えばRadiant Zemax LLCが提供するZemax(登録商標)やSynopsys Inc.のCode V(登録商標)などのような適当な光学設計ソフトウェアを用いて計算することができる(ZemaxとCode Vは各提供会社の登録商標である)。レンズの実性能は、デザイン制約と製造制約によって定まる。製造公差はレンズ性能にバリエーションをもたらす。レンズの実性能が分かると、イメージングプロセスパイプラインにおいて、デザインと製造に起因するレンズ性能制約を補正または補償することができる。パイプラインは、イメージセンサの基板上処理、センサ出力を処理するデジタル信号プロセッサ(DSP)または画像信号プロセッサ(ISP)、およびイメージデータが別のスタンドアロンコンピュータまたはインターネットサーバへ伝送された後の事後処理を含む。補正の非限定的例は以下を含む。
(1)軸外歪み:レンズ歪みは、デザインと製造公差によって生じる。軸外直線は曲がっているように見える。実際のレンズ歪みプロファイルが分かる場合、幾何学的変形を用いて歪み降下を最小化またはキャンセルすることができる。
(2)軸外輝度低下:画像輝度は、デザインと製造公差に起因して、視野角に応じて低下する。低下関数が分かる場合、位置に依拠するゲイン関数を用いて、レンズ低下を補償することができる。
(3)色収差:異なる波長の光は異なる焦点面上に集束する(軸上色収差)。軸外視野角において、焦点の横位置も波長に依拠する(横向色収差)。実際のレンズ性能が分かるとこれら両タイプの色収差を補正することができる。
(4)シャープネス:レンズシャープネスは、デザインと製造公差によって制約される。シャープネスは、レンズのMTF(変調伝達関数)またはPSF(点広がり関数)によって記述することができる。これは焦点面上で点毎に異なる。レンズの実際のPSFまたはMTFが焦点面上の全位置において測定されると、逆畳み込みタイプアルゴリズムを適用して、レンズ制約により喪失した情報を復元することができる。
(5)ゴーストとフレア:全ての実用レンズは、デザインと製造プロセスの制約に起因して、フレアやゴーストを有する。この制約を事前に測定することができれば、プロセスパイプラインにおいて画像拡張技術を適用して、レンズフレア/ゴーストに起因する画像劣化を緩和することができる。
実際のレンズ性能は、適当な光学テスト装置を用いて個別に測定し特徴付けることができる。固有レンズID(例えばシリアル番号)を製造レンズボディ毎に生成する。データベースを生成し、固有レンズIDをそのデザインおよび測定した特性に関連付ける。レンズボディは、様々な技術を用いてその固有IDによってマークされる。非限定的な例としては、RFID、磁気エンコード、光エンコード、バーコード、電子または機械インターフェースが挙げられる。レンズホルダ側またはカメラボディ側の対応する読取デバイスはレンズボディのIDを読み取る。光認識可能コードがレンズボディの底面にプリントされている場合、読取デバイスはイメージセンサであってもよい。このIDに基づき、カメラボディ内またはカメラボディから切り離されて配置された処理ユニットは、データベースからレンズのデザインおよび測定特性を取得することができる。このデータベースは、プリプログラムされたメモリチップによって、レンズバレル内またはカメラボディ内に配置することができる。これに代えてカメラは、インターネット上のサーバに配置された中央データベースからこのデータを取得することができる。カメラプロセッサユニットは、このデータを利用して、例えば公知の画像処理アルゴリズムを用いて既知のレンズ収差を補償することにより、イメージファイルの出力イメージ品質を最適化することができる。
他実施形態において、カメラセンサからのイメージデータファイルはレンズのシリアルIDを含み、イメージはカメラとは別のプロセッサにおいて補正される。
望ましい実施形態において、レンズバレルはバーコードを有する。このバーコードは、レンズ軸に対して垂直なバレル面上の一連の変調バーとして実装することができる。レンズバレルがレンズホルダに挿入されると、レンズホルダ上にあるバーコードリーダは、光強度の変調を検出することによりレンズバレルIDを読み取る。この固有レンズIDに関連付けられたデザインおよび測定特性は、カメラボディのメモリ内に格納される。このメモリは必要に応じてインターネット上の中央サーバから更新される。例えば、新たなレンズIDが読取デバイスによって最初に読み取られ、カメラ基板上のメモリ内にデータベースが存在しない場合、カメラはレンズボディIDを用いて中央サーバから更新済データベースをダウンロードすることにより、データベースを更新する。
他実施形態において、イメージが取得されると、レンズのシリアル番号はイメージデータとともに格納される。この場合、ローカルまたはリモートに格納した補正データを検索することにより、イメージファイルに対する補正は任意時点において適用することができる。
図33に示すレンズマウントは、レンズホルダ3302へ着脱可能に取り付けることができるレンズボディ3301を備える。レンズホルダはさらにセンサ3303を備え、レンズボディがレンズホルダに挿入されるとレンズボディに外接するバーコード3304がセンサによって読み取られるように配置されている。センサ3303が読み取ったデータは、プロセッサ3305に格納される。プロセッサは、イメージセンサ基板上またはイメージングデバイス内の任意箇所に配置することができる。1実施形態において、バーコードは焦点距離のようなレンズ特性を識別する値をコード化している。他実施形態においてバーコードはシリアル番号をコード化している。1実施形態において、シリアル番号はレンズボディ内の特定レンズに固有のものであり、イメージセンサ3306が取得したイメージを補正するために用いることができるレンズパラメータのデータベースにリンクしている。
他実施形態において、光学バーコードは磁気ストリップに置き換えられ、リーダはストリップに磁気コード化されたシリアル番号その他データを読み取る磁気センサである。
図34に示す他実施形態において、レンズボディ3401は電子タグ3403を備える。電子タグ3403は、レンズマウント内またはカメラボディ内に配置されたセンサ(図示せず)によって読み取られる。センサは、先述のようにレンズホルダを介して電気接続によってリーダへ直接接続することもできるし、当該分野において知られているように無線IDタグ(RFID)の場合であれば無線読取することもできる。
図35が示す他実施形態において、レンズボディ3501は機械キーアクチュエータタブ3503を備える。同タブはレンズホルダ3502上に配置されたスイッチをトリガする。アクチュエータタブの位置は、レンズボディがレンズホルダへ挿入されたとき、レンズボディのシリアル番号をコード化する。スイッチはプロセッサ3505と電気的に接続されている。図面は接続3506を1つのみ示しているが、実際には全てのスイッチを検出することができる。
図36に示す実施形態において、レンズボディのベース上にマークを設けている。本実施形態は、レンズボディ3601とレンズホルダ3602を備え、光学イメージセンサ3605の上方に配置されている。2つの図面を示している:断面図3606とレンズボディのベース図3604である。マーク3607をプリントその他の手法でレンズボディのベースへマークし、センサ3605がマークを読み取ることができるようにする。望ましい実施形態において、マークはレンズボディ3601内のレンズに固有なシリアル番号をコード化している。他実施形態において、レンズボディはさらに、マークが有する情報をセンサ3605へ伝送する環状レンズ3603を備える。本システムの利点は、レンズボディ上にコード化されたレンズのシリアル番号を読み取るために追加センサが必要ないことである。
図37は、コード化したレンズボディの効果を利用するシステムのブロック図を示す。レンズは製造されるとレンズボディ3701に収容される。レンズは当該分野において知られている技術によってテストされ、製造プロセスにおける公差に関する欠陥を含むレンズ特性を検出する。テスト装置とテストプロセスの例は、米国マサチューセッツ州WakefieldのOptikos Corporationが提供するものや、ドイツ国WedelのTriOptics GmbHが提供するものである。レンズボディは、マーキングプロセス3703においてシリアル番号をコード化される。マーキングプロセスはテスト前後に実施することができる。1実施形態において、マーキングプロセスは製造プロセス3701に含まれる。マーキングは、図33〜図36で説明したいずれの実施形態においても実施することができる。レンズはユーザによって、またはユーザへ販売もしくは搬送される前に、レンズボディに取り付けられる。レンズホルダに挿入されると、センサはシリアル番号情報を読み取る。レンズボディとレンズホルダに関連付けられたイメージングデバイスは、コンピュータデバイス3706を備える。コンピュータデバイスは、入出力ポート3707、プロセッサ3708、メモリ3709を備える。コンピュータデバイス3706は、レンズホルダ上のリーダに接続(3705)されている。接続は、有線または無線である。1実施形態において、コンピュータデバイス3706はさらに、第2コンピュータデバイス3713に接続(3710)されている。第2コンピュータデバイスは例えばインターネット上に配置されたサーバであり、接続は当該分野において知られている手段によりネットワークまたはインターネットを介してなされる。第2コンピュータデバイスは、有線手段または無線手段を介して、製造、テスト、およびマーキングプロセスと接続(3715)されている。第2コンピュータデバイスは、通信のための入出力ポート3712、プロセッサ3711、メモリ3714を備える。レンズシリアル番号とテスト結果はメモに3714に格納され、レンズボディがレンズホルダへ挿入されると第1プロセッサはコード化されたシリアル番号によって挿入された特定レンズに関する情報をチェックする。第1コンピュータデバイスに関連付けられたメモリ3709内において情報が入手できない場合、第1コンピュータデバイスのプロセッサ3708は第2コンピュータデバイス3713に対して照会を送信するようにプログラムされている。この場合特定レンズに関する情報は、第2コンピュータデバイス3713から第1コンピュータデバイス3706へ送信される。第1コンピュータデバイスは、レンズボディに挿入された特定レンズに固有のテストデータに基づき、イメージに対して補正を実施する。他実施形態において、補正は第3コンピュータデバイス(図示せず)上でなされる。第3コンピュータデバイスは、第1コンピュータデバイスと電子的にリンクしてイメージファイルを取得し、第2コンピュータデバイスにリンクしてレンズのテストデータを取得し、第1コンピュータデバイスから受信したイメージファイルに対して補正を実施するようにプログラムされている。
図38は、上述の補正を実施する方法の簡易フローチャートを示す。レンズは製造され(3801)、テストされる(3802)。テスト結果が記録され(3803)、レンズ固有のシリアル番号と関連付けられる(3804)。レンズにシリアル番号がマークされる(3805)。マーキングは先述のようにプリントまたは電気手段によって実施することができる。ステップ3802〜3805の順番は、同様の効果が得られるのであれば変更してもよい。例えばレンズはテスト前にマークしてもよい。使用時にレンズボディはレンズホルダへ挿入され(3806)、レンズのシリアル番号が読み取られる。コンピュータデバイスは、レンズに関するデータが入手可能か否かチェックする(3807)。入手できない場合、先に読み取ったシリアル番号に関連付けられたレンズテストデータのデータベースを備えるサーバへアクセスする(3808)。テストデータと関連する補正パラメータは、レンズボディおよびレンズホルダおよび関連するイメージ取得センサがアクセスすることができるコンピュータデバイスへダウンロードされる。ユーザはイメージを取得し(3809)、イメージはレンズテストデータに基づき補正される(3810)。ステップ3807〜3810は、同じ効果が得られるのであれば再構成することができる。例えばイメージデータが入手できるか否かのチェックは、イメージを取得した後に実施してもよい。他実施形態において、図37で説明したようにイメージは第3コンピュータデバイスへ伝送され、第3コンピュータデバイスはレンズテストデータ3807をチェックし、第3コンピュータデバイスのメモリへテストデータをダウンロードする。レンズボディ、レンズホルダ、イメージセンサから離れたところに配置された第3コンピュータデバイス上で、イメージ補正を実施する。
まとめ
レンズマウントデザインを提示した。マウントは様々なイメージングシステムにおいて用いることができるが、特に現時点では交換可能レンズが一般的ではない、携帯電話、カメラ、スポーツカメラ、コンピュータ、コンピュータ周辺デバイスなどにおいて用いられる小カメラシステムをターゲットにしている。実施形態は、複数の取付機構、環境バリア、電気接続、交換可能レンズボディ上のシリアル番号マーキングシステムを含む。本発明の範囲および要旨から逸脱することなく、望ましい実施形態の様々な適用例および変形例を構成可能であることを、当業者は理解するであろう。したがって、特許請求範囲の範囲内において、本発明は本開示の特定の実施形態以外の形態で実施可能であることを理解されたい。
レンズマウントデザインを提示した。マウントは様々なイメージングシステムにおいて用いることができるが、特に現時点では交換可能レンズが一般的ではない、携帯電話、カメラ、スポーツカメラ、コンピュータ、コンピュータ周辺デバイスなどにおいて用いられる小カメラシステムをターゲットにしている。実施形態は、複数の取付機構、環境バリア、電気接続、交換可能レンズボディ上のシリアル番号マーキングシステムを含む。本発明の範囲および要旨から逸脱することなく、望ましい実施形態の様々な適用例および変形例を構成可能であることを、当業者は理解するであろう。したがって、特許請求範囲の範囲内において、本発明は本開示の特定の実施形態以外の形態で実施可能であることを理解されたい。
Claims (38)
- イメージセンサを有する基板に取り付けるレンズマウントであって、前記イメージセンサは像面を有し、前記レンズマウントは、
a)レンズボディ、
b)レンズを形成するレンズ素子であって、前記レンズは光軸と焦点面を有し前記レンズボディ内に取り付けられる、レンズ素子、
c)前記レンズボディに取り付けられたレンズボディフランジであって、前記レンズボディフランジは少なくとも1つのレンズボディフランジ基準面を有し、前記レンズディフランジ基準面は前記焦点面に対して所定位置にある、レンズボディフランジ、
d)内部空洞を有するレンズホルダ、
e)前記レンズホルダに取り付けられるレンズホルダフランジ、
f)前記レンズホルダフランジ上のレンズホルダフランジ基準面であって、前記レンズホルダが前記基板に取り付けられると前記レンズホルダ基準面は前記イメージセンサの前記像面に対して所定位置にある、レンズホルダフランジ基準面、
を備え、
g)前記レンズボディは、前記レンズボディを前記内部空洞に対して挿入することにより前記レンズホルダに対して着脱可能に取り付けられ、前記レンズボディフランジ基準面と前記レンズホルダフランジ基準面は接触し、
h)前記レンズボディフランジ基準面が前記レンズホルダ基準面と接触すると、前記レンズの前記焦点面と前記センサの前記像面が揃えられる
ことを特徴とするレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)前記レンズホルダフランジ上の第2基準面、
b)前記レンズボディフランジ上の第2基準面、
を備え、
c)前記レンズボディが前記レンズホルダに対して着脱可能に取り付けられ、前記レンズボディフランジ基準面が前記レンズホルダフランジ基準面と接触し、前記レンズホルダフランジ上の前記第2基準面が前記レンズボディフランジ上の前記第2基準面と接触すると、前記レンズの前記焦点面と前記センサの前記像面が揃えられ、
d)YZにおける整列は、前記レンズボディフランジ上の前記第2基準面と接触する前記レンズホルダフランジ上の前記第2基準面によって規定され、
e)YZは前記像面と前記焦点面の位置を記述するデカルト座標系を示し、前記デカルト座標系はようにX軸が前記レンズの前記光軸に沿うように構成されている
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズボディフランジ上の前記第2基準面と前記レンズホルダフランジ上の第2基準面は、ねじ面である
ことを特徴とする請求項2記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)前記レンズボディフランジ上の外面と外接する溝、
b)前記レンズホルダ上に配置された保持留め具であって、前記保持留め具はばね力によって前記溝内に着脱可能に保持されて前記レンズホルダから前記レンズボディが取り外されることを防ぐ、保持留め具、
c)前記レンズホルダ上に配置されたレバーアクチュエータであって、前記レバーアクチュエータが作動すると前記保持留め具が前記溝から引き抜かれて前記レンズボディを前記レンズホルダから取り外すようにヒンジ連結された、レバーアクチュエータ、
を備えることを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)前記レンズボディフランジ上の前記第2基準面に配置された溝、
b)前記レンズホルダ上に配置された保持留め具であって、前記保持留め具はばね力によって前記溝内に着脱可能に保持されて前記レンズホルダから前記レンズボディが取り外されることを防ぐ、保持留め具、
c)前記レンズホルダ上に配置されたレバーアクチュエータであって、前記レバーアクチュエータが作動すると前記保持留め具が前記溝から引き抜かれて前記レンズボディを前記レンズホルダから取り外すようにヒンジ連結された、レバーアクチュエータ、
を備えることを特徴とする請求項2記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)前記レンズボディ上にシリアル番号をコード化する手段であって、前記手段は少なくとも、プリントされたマーク、磁気コード、RFIDタグ、機械アクチュエータタブのなかから選択されている、手段、
b)前記レンズホルダ上に配置された電子リーダであって、前記電子リーダは前記手段を読み取るように整列され、前記シリアル番号をデジタルデータとしてコンピュータデバイスに対して電子的に送信する、電子リーダ、
を備えることを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディ上にプリントされたマークを有し、
前記マークは、前記レンズボディのシリアル番号をコード化しており、前記マークが前記イメージセンサによって読み取られるように配置されている
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディ上にプリントされたマークを有し、
前記マークは、前記レンズボディのシリアル番号をコード化しており、前記マークが前記イメージセンサによって読み取られるように配置されている
ことを特徴とする請求項2記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディ上に配置された少なくとも1つのレンズボディ基準点、および前記レンズホルダ上に配置された少なくとも1つのレンズホルダ基準点を有し、
前記レンズボディが前記レンズホルダへ着脱可能に取り付けられ、前記レンズボディ基準点が前記レンズホルダ基準点と接触すると、前記レンズの前記焦点面と前記センサの前記像面は揃えられ、θxの整列は前記レンズボディ基準点と前記レンズホルダ基準点の接触によって規定され、
θxは、前記像面と前記焦点面の位置を記述するデカルト座標系におけるX軸回りの回転であり、前記X軸は前記レンズの前記光軸に沿っている
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズボディは、前記レンズボディと前記レンズホルダとの間の摩擦フィットによって前記レンズホルダ内に保持される
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは磁石を備え、
前記レンズボディは、前記レンズボディと前記レンズホルダとの間の磁気吸引力によって前記レンズホルダ内に保持される
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントはばね荷重クリップを備え、
前記レンズボディは、前記ばね荷重クリップが発揮する機械力によって前記レンズホルダ内に保持される
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)少なくとも2つのねじであって、前記ねじは、上端に配置されたヘッドと下端に配置されたシャフトを有し、前記ヘッドの直径は前記シャフトの直径よりも大きく、前記ヘッドは前記上端から前記シャフトとの接続点に向かって先細り、前記シャフトはコイルばね内に配置され、前記ばねが前記シャフト上に制限されるように前記ばねの直径は前記シャフトの直径よりも大きく前記ヘッドおよび前記下端の直径よりも小さい、ねじ、
b)前記レンズボディの前記フランジに配置された少なくとも2つの卵型孔であって、大直径部と小直径部を有し、前記大直径部は前記ねじの前記上端の直径よりも大きく、前記小直径部は前記ねじの前記上端の直径よりも小さくかつ前記ねじの前記シャフトの直径よりも大きく、前記卵型孔の大きい部分が前記ねじのヘッドの上端とフィットし、前記レンズボディが回転すると前記卵型孔のエッジは前記ねじの先細り部分とかみ合ってこれにより前記ねじを持ち上げるとともに前記ばねを押す、卵型孔、
を備え、
c)前記ねじのシャフトは前記レンズボディフランジの前記卵型孔と前記レンズホルダの前記第2フランジの対応する孔を通過し、前記レンズボディが回転すると前記ばねの圧力は前記レンズボディフランジ上および前記レンズホルダフランジ上の前記基準面をともに押し、これにより前記レンズボディを前記レンズホルダに対して着脱可能に取り付け、前記基準面を接触させて前記レンズの前記焦点面を前記センサの像面に揃える
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズホルダの前記内部空洞の面上に設けられた溝内にOリングを配置することにより形成される、前記レンズボディの周りに形成されたOリングシールを備える
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディと前記レンズホルダとの間に電気コネクタを備え、
前記電気コネクタは、前記レンズボディに接着された導電材料の周辺ストリップ、および前記レンズホルダの前記内部空洞の面上に配置されたばね荷重電気コネクタを有し、前記レンズボディが前記レンズホルダの前記内部空洞に挿入されると電気接続が実現される
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズの前記光軸に配置され、前記レンズの前記焦点面を前記センサの前記像面上に反射するミラーを備える
ことを特徴とする請求項1記載のレンズマウント。 - 前記ミラーは非平面ミラーであることを特徴とする請求項16記載のレンズマウント。
- イメージセンサを有する基板に取り付けるレンズマウントであって、前記イメージセンサは像面を有し、前記レンズマウントは、
a)中心軸を有する円筒レンズボディ、
b)レンズを形成するレンズ素子であって、前記レンズは光軸と焦点面を有し前記レンズボディ内に取り付けられ、前記光軸は前記レンズボディの前記中心軸と合致する、レンズ素子、
c)前記レンズボディに取り付けられたレンズボディフランジであって、前記レンズボディフランジは少なくとも1つのレンズボディフランジ基準面を有し、前記レンズボディフランジ基準面は前記焦点面および前記光軸に対して所定位置にある、レンズボディフランジ、
d)内部空洞を有するレンズホルダであって、前記内部空洞は前記レンズボディを受け取ることができるサイズに構成されている、レンズホルダ、
e)レンズホルダフランジ、
f)前記レンズホルダフランジ上のレンズホルダフランジ基準面であって、前記レンズホルダが前記基板に取り付けられたとき前記レンズホルダ基準面は前記センサの前記像面に対して所定距離にある、レンズホルダフランジ基準面、
を備え、
g)前記レンズボディは、前記レンズボディを前記レンズホルダの前記内部空洞へ挿入することにより前記レンズホルダに対して着脱可能に取り付けられ、前記レンズボディフランジ基準面と前記レンズホルダフランジ基準面はこれにより接触し、
h)前記レンズボディフランジ基準面が前記レンズホルダフランジ基準面に接触すると、前記レンズの前記焦点面と前記センサの前記像面は揃えられる
ことを特徴とするレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディ上の第2基準面および前記レンズホルダ上の第2基準面を備え、
前記レンズボディは、前記レンズボディを前記レンズホルダの前記内部空洞へ挿入することにより前記レンズホルダへ着脱可能に取り付けられ、各前記第2基準面は接触し、
各前記第2基準面が接触すると、前記レンズの前記焦点面は、xyz方向およびsyz軸回りの回転に関して前記センサの前記像面と揃えられ、xyzはデカルト座標系でありxは前記光軸に沿っている
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)前記レンズボディフランジ上の外面と外接する溝、
b)前記レンズホルダ上に配置された保持留め具であって、前記保持留め具はばね力によって前記溝内に着脱可能に保持されて前記レンズボディが前記レンズホルダから取り外されることを防ぐ、保持留め具、
c)前記レンズホルダ上に配置されたレバーアクチュエータであって、前記レバーアクチュエータが作動すると前記保持留め具が前記溝から引き抜かれて前記レンズボディを前記レンズホルダから取り外すようにヒンジ連結された、レバーアクチュエータ、
を備えることを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - a)前記レンズボディフランジ上の前記第2基準面に配置された溝、
b)前記レンズホルダ上に配置された保持留め具であって、前記保持留め具はばね力によって前記溝内に着脱可能に保持されて前記レンズボディが前記レンズホルダから取り外されることを防ぐ、保持留め具、
c)前記レンズホルダ上に配置されたレバーアクチュエータであって、前記レバーアクチュエータが作動すると前記保持留め具が前記溝から引き抜かれて前記レンズボディを前記レンズホルダから取り外すようにヒンジ連結された、レバーアクチュエータ、
を備えることを特徴とする請求項19記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)前記レンズボディ上にシリアル番号をコード化する手段であって、前記手段は少なくとも、プリントされたマーク、磁気エンコード、RFID、および機械アクチュエータタブのなかから選択されている、手段、
b)前記レンズホルダ上に配置された対応するリーダであって、前記リーダは前記手段を読み取るように整列され、前記シリアル番号をデジタルデータとしてコンピュータデバイスに対して電子的に送信する、リーダ、
を備えることを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディ上にプリントされたマークを備え、
前記マークは、前記レンズボディのシリアル番号をコード化しており、前記イメージセンサが前記マークを読み取ることができるように配置されている
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディ上にプリントされたマークを備え、
前記マークは、前記レンズボディのシリアル番号をコード化しており、前記イメージセンサが前記マークを読み取ることができるように配置されている
ことを特徴とする請求項19記載のレンズマウント。 - 前記レンズボディは、前記レンズボディと前記レンズホルダとの間の摩擦フィットによって前記レンズボディ内に保持される
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは磁石を備え、
前記レンズボディは、前記レンズボディと前記レンズホルダとの間の磁力によって前記レンズボディ内に保持される
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、
a)少なくとも2つのねじであって、前記ねじは、上端に配置されたヘッドと下端に配置されたシャフトを有し、前記ヘッドの直径は前記シャフトの直径よりも大きく、前記ヘッドは前記上端から前記シャフトとの接続点に向かって先細り、前記シャフトはコイルばね内に配置され、前記ばねが前記シャフト上に制限されるように前記ばねの直径は前記シャフトの直径よりも大きく前記ヘッドおよび前記下端の直径よりも小さい、ねじ、
b)前記レンズボディの前記フランジに配置された少なくとも2つの卵型孔であって、大直径部と小直径部を有し、前記大直径部は前記ねじの前記上端の直径よりも大きく、前記小直径部は前記ねじの前記上端の直径よりも小さくかつ前記ねじの前記シャフトの直径よりも大きく、前記卵型孔の大きい部分が前記ねじのヘッドの上端とフィットし、前記レンズボディが回転すると前記卵型孔のエッジは前記ねじの先細り部分とかみ合ってこれにより前記ねじを持ち上げるとともに前記ばねを押す、卵型孔、
を備え、
c)前記ねじのシャフトは前記レンズボディフランジの前記卵型孔と前記レンズホルダの前記第2フランジの対応する孔を通過し、前記レンズボディが回転すると前記ばねの圧力は前記レンズボディフランジ上および前記レンズホルダフランジ上の前記基準面をともに押し、これにより前記レンズボディを前記レンズホルダに対して着脱可能に取り付け、前記基準面を接触させて前記レンズの前記焦点面を前記センサの像面に揃える
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズホルダの前記内部空洞の面上に設けられた溝内にOリングを配置することにより形成される、前記レンズボディの周りに形成されたOリングシールを備える
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズボディと前記レンズホルダとの間に電気コネクタを備え、
前記電気コネクタは、前記レンズボディに接着された導電材料の周辺ストリップ、および前記レンズホルダの前記内部空洞の面上に配置されたばね荷重電気コネクタを有し、前記レンズボディが前記レンズホルダの前記内部空洞に挿入されると電気接続が実現される
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記レンズマウントは、前記レンズの前記光軸に配置され、前記レンズの前記焦点面を前記センサの前記像面上に反射するミラーを備える
ことを特徴とする請求項18記載のレンズマウント。 - 前記ミラーは非平面ミラーであることを特徴とする請求項30記載のレンズマウント。
- デジタルイメージを形成する方法であって、
a)レンズを有するレンズボディ上にシリアル番号をコード化するステップ、
b)軸外歪み、軸外輝度低下、色収差、シャープネス、およびフレアの少なくともいずれかについて前記レンズを特徴付け、これにより電子テストデータを生成するステップ、
c)前記電子テストデータおよび前記シリアル番号をコンピュータデバイスメモリへ格納するステップ、
d)イメージセンサを有するカメラへ前記レンズボディを配置し、前記コード化されたシリアル番号を読み取るステップ、
e)前記カメラの前記イメージセンサを用いてイメージを取得するステップ、
f)前記格納された電子テストデータに基づき前記イメージを補正するように前記コンピュータデバイスをプログラムするステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記コード化するステップはバーコードを用いることを特徴とする請求項32記載の方法。
- 前記コード化するステップはプリントされたマークを用い、前記読み取るステップは光学リーダを用いる
ことを特徴とする請求項32記載の方法。 - 前記光学リーダは前記カメラのイメージセンサであることを特徴とする請求項34記載の方法。
- 前記コード化は機械タブによるものであることを特徴とする請求項32記載の方法。
- 前記コード化はRFIDタグによるものであることを特徴とする請求項32記載の方法。
- 前記コード化は磁気エンコーダストリップによるものであることを特徴とする請求項32記載の方法。
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