JP5292334B2 - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

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Description

技術分野は、撮像装置のレンズ鏡筒に関する。
デジタルカメラには焦点距離が変更可能なレンズ鏡筒が設けられている。この種のレンズ鏡筒は、複数のレンズを有する光学系と、光学系を支持する複数の支持枠と、を有している。支持枠はガイドポールにより光軸方向に移動可能に支持されている。支持枠を光軸方向に駆動することで、光学系に含まれるレンズの相対位置が変化し、焦点距離の変更が可能となる。
また、光学系には、被写体距離を調節するためのフォーカスレンズを有している。フォーカスレンズをフォーカス駆動ユニットにより光軸方向に駆動することで、焦点が合う被写体距離を調節することができる(例えば、特許文献1および特許文献2を参照)。
特開2002−214504号公報 特許第3750251号
ところで、デジタルスチルカメラでは、カム機構を用いたレンズ鏡筒が採用されている。カム機構を用いたレンズ鏡筒は、例えば、複数のカム溝を有する第1枠と、カム溝に挿入された複数のカムピンを有する第2枠と、を有している。第1枠および第2枠はそれぞれレンズを支持している。第1枠の光軸回りの回転運動がカム溝およびカムピンにより第2枠の光軸方向への直進運動に変換されるため、レンズの相対位置を変換させることができる。
例えば、カムピンを有する第2枠に、前述のフォーカス駆動ユニットのような駆動ユニットを搭載し第2枠に対して第3枠を駆動する場合が考えられる。
しかし、カムピンおよびカム溝を有する支持枠に駆動ユニットを搭載すると、駆動ユニットとカムピンなどの周辺部材との位置関係によっては、レンズ鏡筒が光軸方向や半径方向に大型化するおそれがある。
本発明の課題は、駆動ユニットによるレンズ鏡筒の大型化を抑制することにある。
第1の特徴に係るレンズ鏡筒は、第1レンズ素子と、第1支持枠と、第2支持枠と、駆動ユニットと、を備えている。第1支持枠は第1レンズ素子を支持している。第2支持枠は、第1レンズ素子の光軸周りに間隔を空けて配置された複数のカムフォロアを有しており、第1支持枠を光軸と平行な第1方向に移動可能に支持している。駆動ユニットは、第2支持枠に対して第1支持枠を第1方向に駆動するためのユニットであって、第1方向から見た場合にカムフォロアとは異なる位置に配置されている。
このレンズ鏡筒では、駆動ユニットが第1方向から見た場合に複数のカムフォロアとは異なる位置に配置されているため、カムフォロア周辺の空間を有効利用できる。これにより、駆動ユニットによるレンズ鏡筒の大型化を抑制することができる。
ここで、駆動ユニットとしては、例えば、コイルおよびマグネットを有する電磁アクチュエータ、ステッピングモータ、DCモータおよび圧電アクチュエータのように電力を駆動力に変換できるアクチュエータが考えられる。
第2の特徴に係るレンズ鏡筒は、第1レンズ素子と、第1支持枠と、第2支持枠と、コイルと、第1磁石と、第2磁石と、を備えている。第1支持枠は第1レンズ素子を支持している。第2支持枠は、第1レンズ素子の光軸周りに間隔を空けて配置された複数のカムフォロアを有しており、第1支持枠を光軸と平行な第1方向に移動可能に支持している。コイルは、第1支持枠または第2支持枠に固定され、電流が流れるようになっている。第1磁石は、第1支持枠および第2支持枠のうちコイルが固定されている支持枠とは異なる支持枠に固定され、コイルに対向するように配置された第1面を有している。第2磁石は、第1支持枠および第2支持枠のうちコイルが固定されている支持枠とは異なる支持枠に固定され、コイルに対向するように配置された第2面を有している。第2磁石は、第1方向から見た場合に第1面に直交する第1中心線と第2面に直交する第2中心線とのなす角度が鋭角または鈍角となるように配置されている。
ここで、「鋭角」とは、0度より大きく90度より小さい角を意味しており、「鈍角」とは、90度より大きく180度より小さい角を意味している。
このレンズ鏡筒では、第1方向から見た場合に第1中心線と第2中心線とのなす角度が鋭角または鈍角となるように第2磁石が配置されているため、第1磁石および第2磁石が光軸を中心とする仮想円に沿うように配置しやすくなる。これにより、光軸周りに効率よく駆動ユニットを配置することができ、第1磁石や第2磁石などの駆動ユニットによるレンズ鏡筒の大型化を抑制することができる。
また、上記のレンズ鏡筒を備えた撮像装置でも、同様に大型化を抑制することができる。
ここで、レンズ鏡筒には、カメラ本体と一体型のレンズ鏡筒の他に、交換レンズ式の撮像装置に用いられる交換レンズユニットも含まれる。撮像装置には、カメラ本体とレンズ鏡筒とが一体の撮像装置の他に、交換レンズ式の撮像装置も含まれる。撮像装置としては、例えばデジタルスチルカメラ、交換レンズ式のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話およびカメラ付きPDA(Personal Digital Assistant)が考えられる。また、撮像装置には、静止画のみ撮影可能な装置、動画のみ撮影可能な装置、静止画および動画が撮影可能な装置が含まれ得る。
なお、第1レンズ素子は複数のレンズから構成されていてもよい。
以上に説明したレンズ鏡筒および撮像装置では、駆動ユニットによる大型化を抑制することができる。
デジタルカメラの概略構成図 カメラ本体の構成を示すブロック図 デジタルカメラの概略斜視図 (A)カメラ本体の上面図、(B)カメラ本体の背面図 交換レンズユニットの概略断面図(広角端) 交換レンズユニットの概略断面図(望遠端) 第2レンズ群支持ユニットの断面図 (A)および(B)第2レンズ群支持ユニットの斜視図 第2レンズ群支持ユニットの分解斜視図 第2レンズ群支持ユニットの分解斜視図 (A)および(B)フォーカスレンズ支持枠の斜視図 フォーカスレンズ周辺の各部の位置関係を示す図 第3レンズ群支持ユニットの概略断面図 (A)および(B)第3レンズ群支持ユニットの斜視図 第3レンズ群支持ユニットの分解斜視図 第3レンズ群支持ユニットの分解斜視図 第3レンズ群支持ユニットの部分断面図 振れ補正ユニットの斜視図 交換レンズユニットの部分断面図(広角端) 交換レンズユニットの部分断面図(望遠端)
<デジタルカメラの概要>
図1はデジタルカメラ1の概略構成図である。図2はカメラ本体3の構成を示すブロック図である。図3はデジタルカメラ1の概略斜視図である。図4(A)はカメラ本体3の上面図であり、図4(B)はカメラ本体3の背面図である。
図1に示すように、デジタルカメラ1(撮像装置の一例)は、交換レンズ式のデジタルカメラであり、主に、カメラ本体3と、カメラ本体3に取り外し可能に装着された交換レンズユニット2(レンズ鏡筒の一例)と、を備えている。交換レンズユニット2は、レンズマウント95を介して、カメラ本体3の前面に設けられたボディーマウント4に装着されている。デジタルカメラ1はフォーカスレンズL5周辺の各部の位置関係に主な特徴を有している。各部の位置関係の詳細については後述する。
なお、本実施形態では、デジタルカメラ1に対して3次元直交座標系を設定する。光学系L(後述)の光軸AZはZ軸方向(第1方向の一例)と一致している。X軸方向はデジタルカメラ1での縦撮り姿勢における水平方向と一致している。Y軸方向はデジタルカメラ1での横撮り姿勢における鉛直方向と一致している。また、以下の説明において、「前側」とはZ軸方向正側を意味しており、「後側」とはZ軸方向負側を意味している。
<カメラ本体>
図1〜図4(B)を用いてカメラ本体3の概略構成について説明する。図1〜図4(B)に示すように、カメラ本体3は、筐体3aと、ボディーマウント4と、操作ユニット39と、画像取得部35と、画像表示部36と、ファインダ部38と、ボディーマイコン10と、を有している。
(1)筐体
筐体3aは、カメラ本体3の外装部を構成している。図4(A)および図4(B)に示すように、筐体3aの前面には、ボディーマウント4が設けられており、筐体3aの背面および上面には、操作ユニット39が設けられている。具体的には、筐体3aの背面には、表示部20、電源スイッチ25、モード切り換えダイヤル26、十字操作キー27、メニューボタン28、設定ボタン29、撮影モード切り換えボタン34、および動画撮影操作ボタン24が設けられている。筐体3aの上面にはシャッターボタン30が設けられている。
(2)ボディーマウント
ボディーマウント4は、交換レンズユニット2のレンズマウント95が装着される部分であり、レンズ側接点(図示せず)と電気的に接続可能なボディー側接点(図示せず)を有している。ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して、カメラ本体3は交換レンズユニット2とデータの送受信が可能である。例えば、ボディーマイコン10(後述)は、ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して露光同期信号などの制御信号をレンズマイコン40に送信する。
(3)操作ユニット
図4(A)および図4(B)に示すように、操作ユニット39は、ユーザーが操作情報を入力するための各種操作部材を有している。具体的には、操作ユニット39は、表示部20と、電源スイッチ25と、モード切り換えダイヤル26と、十字操作キー27と、メニューボタン28と、設定ボタン29と、撮影モード切り換えボタン34と、動画撮影操作ボタン24と、シャッターボタン30と、を有している。
電源スイッチ25は、デジタルカメラ1あるいはカメラ本体3の電源の入切を行うためのスイッチである。電源スイッチ25により電源がオン状態になると、カメラ本体3および交換レンズユニット2の各部に電源が供給される。
モード切り換えダイヤル26は、静止画撮影モード、動画撮影モードおよび再生モード等の動作モードを切り換えるためのダイヤルであり、ユーザーはモード切り換えダイヤル26を回転させて動作モードを切り換えることができる。モード切り換えダイヤル26により静止画撮影モードが選択されると、動作モードを静止画撮影モードへ切り換えることができ、モード切り換えダイヤル26により動画撮影モードが選択されると、動作モードを動画撮影モードへ切り換えることができる。動画撮影モードでは、基本的に動画撮影が可能となる。さらに、モード切り換えダイヤル26により再生モードが選択されると、動作モードを再生モードへ切り換えることができ、表示部20に撮影画像を表示させることができる。
十字操作キー27は、ユーザーが上下左右の方向を選択できるボタンである。十字操作キー27を用いて、例えば表示部20に表示された各種メニュー画面から所望のメニューを選択することができる。
メニューボタン28はデジタルカメラ1の各種動作を設定するためのボタンである。設定ボタン29は各種メニューの実行を確定するためのボタンである。
動画撮影操作ボタン24は、動画撮影の開始および停止を操作するためのボタンである。モード切り換えダイヤル26において選択された動作モードが静止画撮影モードまたは再生モードであっても、この動画撮影操作ボタン24を押すことにより、モード切り換えダイヤル26での設定内容に関係なく、強制的に動作モードが動画撮影モードに移行し、動画撮影が開始される。さらに、動画撮影中に、この動画撮影操作ボタン24が押されると、動画撮影が終了し、モード切り換えダイヤル26において選択された動作モード、すなわち動画撮影開始前の動作モードへと移行する。例えば、動画撮影操作ボタン24が押される際にモード切り換えダイヤル26により静止画撮影モードが選択されている場合は、動画撮影操作ボタン24が再度押された後に動作モードが自動的に静止画撮影モードへと移行する。
シャッターボタン30は、撮影の際にユーザーによって操作される。シャッターボタン30が操作されると、タイミング信号がボディーマイコン10に出力される。シャッターボタン30は、半押し操作と全押し操作が可能な2段式のスイッチである。ユーザーが半押し操作すると測光処理および測距処理を開始する。シャッターボタン30を半押しの状態でユーザーがシャッターボタン30を全押し操作すると、タイミング信号が出力され、画像取得部35で画像データが取得される。
(4)画像取得部
画像取得部35は主に、光電変換を行うCCD(Charge Coupled Device)などの撮像センサ11(撮像素子の一例)と、撮像センサ11の露光状態を調節するシャッターユニット33と、ボディーマイコン10からの制御信号に基づいてシャッターユニット33の駆動を制御するシャッター制御部31と、撮像センサ11の動作を制御する撮像センサ駆動制御部12と、を有している。
撮像センサ11は、光学系Lにより形成される光学的な像を電気的な信号に変換する、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサである。撮像センサ11は、撮像センサ駆動制御部12により発生されるタイミング信号により駆動制御される。なお、撮像センサ11はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサでもよい。
シャッター制御部31は、タイミング信号を受信したボディーマイコン10から出力される制御信号にしたがって、シャッター駆動アクチュエータ32を駆動し、シャッターユニット33を動作させる。
なお、本実施形態では、オートフォーカス方式として、撮像センサ11で生成された画像データを利用するコントラスト検出方式が採用されている。コントラスト検出方式を用いることにより、高精度なフォーカス調節を実現することができる。
(5)ボディーマイコン
ボディーマイコン10は、カメラ本体3の中枢を司る制御装置であり、操作ユニット39に入力された操作情報に応じて、デジタルカメラ1の各部を制御する。具体的には、ボディーマイコン10にはCPU、ROM、RAMが搭載されており、ROMに格納されたプログラムがCPUに読み込まれることで、ボディーマイコン10は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーマイコン10は、交換レンズユニット2がカメラ本体3に装着されたことを検知する機能、あるいは交換レンズユニット2から焦点距離情報などのデジタルカメラ1を制御する上で必要な情報を取得する機能を有している。また、ボディーマイコン10は、レンズマイコン40を介してフォーカス調節ユニット72(後述)を制御する。
ボディーマイコン10は、電源スイッチ25、シャッターボタン30、モード切り換えダイヤル26、十字操作キー27、メニューボタン28および設定ボタン29の信号を、それぞれ受信可能である。また、ボディーマイコン10内のメモリ10aには、カメラ本体3に関する各種情報が格納されている。メモリ10aは、不揮発性メモリであり、電力供給が停止している状態でも記憶している情報を保持できる。
また、ボディーマイコン10は、垂直同期信号を定期的に生成し、垂直同期信号の生成と並行して、垂直同期信号に基づいて露光同期信号を生成する。ボディーマイコン10が垂直同期信号を基準とした露光開始タイミングおよび露光終了タイミングを予め把握しているために、ボディーマイコン10は露光同期信号を生成できる。ボディーマイコン10は、垂直同期信号をタイミング発生器(図示省略)に出力し、露光同期信号をボディーマウント4およびレンズマウント95を介してレンズマイコン40に一定の周期で出力する。レンズマイコン40は、露光同期信号に同期して、フォーカスレンズ支持枠140の位置情報を取得する。
撮像センサ駆動制御部12は、垂直同期信号に基づいて、撮像センサ11の読み出し信号と電子シャッター駆動信号とを一定の周期で生成する。撮像センサ駆動制御部12は、読み出し信号および電子シャッター駆動信号に基づいて、撮像センサ11を駆動する。すなわち、撮像センサ11は、読み出し信号に応じて、撮像センサ11内に多数存在する光電変換素子(図示せず)で生成された画素データを垂直転送部(図示せず)に読み出す。
撮像センサ11から出力された画像信号は、アナログ信号処理部13から、A/D変換部14、デジタル信号処理部15、バッファメモリ16および画像圧縮部17へと、順次送られて処理される。アナログ信号処理部13は、撮像センサ11から出力される画像信号にガンマ処理等のアナログ信号処理を施す。A/D変換部14は、アナログ信号処理部13から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理部15は、A/D変換部14によりデジタル信号に変換された画像信号に対してノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す。バッファメモリ16は、RAM(Random Access Memory)であり、画像信号を一旦記憶する。バッファメモリ16に記憶された画像信号は、画像圧縮部17から画像記録部18へと、順次送られて処理される。バッファメモリ16に記憶された画像信号は、画像記録制御部19の命令により読み出されて、画像圧縮部17に送信される。画像圧縮部17に送信された画像信号のデータは、画像記録制御部19の命令に従って画像信号に圧縮処理される。画像信号は、この圧縮処理により、元のデータより小さなデータサイズになる。画像信号の圧縮方法として、例えば1フレームの画像信号毎に圧縮するJPEG(Joint Photographic Experts Group)方式が用いられる。その後、圧縮された画像信号は、画像記録制御部19により画像記録部18に記録される。ここで、動画を記録する場合、複数の画像信号をそれぞれ1フレームの画像信号毎に圧縮するJPEG方式を用いることもでき、また、複数のフレームの画像信号をまとめて圧縮するH.264/AVC方式を用いることもできる。
画像記録部18は、画像記録制御部19の命令に基づいて、画像信号と記録すべき所定の情報とを関連付けて静止画ファイルまたは動画ファイルを作成する。そして、画像記録部18は、画像記録制御部19の命令に基づいて、静止画ファイルまたは動画ファイルを記録する。画像記録部18は、例えば内部メモリおよび/または着脱可能なリムーバブルメモリである。なお、画像信号とともに記録すべき所定の情報には、画像を撮影した際の日時と、焦点距離情報と、シャッタースピード情報と、絞り値情報と、撮影モード情報とが含まれる。静止画ファイルは、例えばExif(登録商標)形式やExif(登録商標)形式に類する形式である。また、動画ファイルは、例えばH.264/AVC形式やH.264/AVC形式に類する形式である。
(6)画像表示部
画像表示部36は、表示部20と、画像表示制御部21と、を有している。表示部20は例えば液晶モニタである。表示部20は、画像表示制御部21からの命令に基づいて、画像記録部18あるいはバッファメモリ16に記録された画像信号を可視画像として表示する。表示部20での表示形態としては、画像信号のみを可視画像として表示する表示形態や、画像信号と撮影時の情報とを可視画像として表示する表示形態が考えられる。
(7)ファインダ部
ファインダ部38は、撮像センサ11により取得された画像を表示する液晶ファインダ8と、筐体3aの背面に設けられたファインダ接眼窓9と、を有している。ユーザーは、ファインダ接眼窓9を覗くことで液晶ファインダ8に表示された画像を視認することができる。
<交換レンズユニット>
交換レンズユニット2の概略構成について説明する。図1に示すように、交換レンズユニット2は、光学系Lと、光学系Lを支持するレンズ支持機構71と、フォーカス調節ユニット72と、絞り調節ユニット73と、振れ補正ユニット150と、レンズマイコン40と、を有している。
(1)光学系
図5は交換レンズユニット2の概略断面図(広角端)である。図6は交換レンズユニット2の概略断面図(望遠端)である。図5および図6に示すように、光学系Lは、被写体の光学像を形成するためのズームレンズ系であり、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、フォーカスレンズL5(第1レンズ素子の一例)と、補正レンズL8と、を有している。
第1レンズ群G1は、第1レンズL1と、第1レンズL1の撮像センサ11側に配置された第2レンズL2と、を有している。第1レンズL1および第2レンズL2は第1レンズ群支持枠53(後述)に熱かしめや接着剤により固定されている。
第2レンズ群G2は、第3レンズL3と、第3レンズL3の撮像センサ11側に配置された第4レンズL4(第2レンズ素子の一例)と、を有している。第3レンズL3および第4レンズL4は、第2レンズ群支持枠122(後述)に熱かしめや接着剤により固定されている。
第3レンズ群G3は、第6レンズL6と、第7レンズL7(第1光学素子の一例)と、第9レンズL9(第2光学素子の一例)と、第10レンズL10と、を有している。第7レンズL7と第9レンズL9とは、Z軸方向に補正レンズL8が配置可能な程度の隙間を空けて配置されている。第6レンズL6および第7レンズL7は接着剤により前側支持枠131(後述)に固定されている。第9レンズL9および第10レンズL10は熱かしめや接着剤により後側支持枠132(後述)に固定されている。
フォーカスレンズL5は、光学系Lの被写体距離を調節するためのレンズであり、第4レンズL4とZ軸方向に並んで配置されている。より詳細には、フォーカスレンズL5は第2レンズ群G2と第3レンズ群G3とのZ軸方向間に配置されている。つまり、光学系Lはインナーフォーカス方式の光学系である。フォーカスレンズL5は、両凹レンズであり、熱かしめや接着剤によりフォーカスレンズ支持枠140に固定されている。フォーカスレンズL5は、フォーカスレンズ支持枠140により第2レンズ群G2に対してZ軸方向に移動可能に支持されている。
補正レンズL8は、振れ補正のための正メニスカスレンズであり、撮像センサ11側を向く凸面を有している。補正レンズL8は熱かしめや接着剤により補正レンズ支持枠151(後述)に固定されている。補正レンズL8は、補正レンズ支持枠151により第3レンズ群G3に対して光軸AZに直交する方向に移動可能に、かつ、第3レンズ群G3とともにZ軸方向に一体で移動可能に支持されている。
(2)レンズ支持機構
図5および図6に示すように、レンズ支持機構71は、光学系Lを移動可能に支持するための機構であり、第1レンズ群支持ユニット110と、第2レンズ群支持ユニット120(第2支持枠の一例)と、フォーカスレンズ支持枠140(第1支持枠の一例)と、第3レンズ群支持ユニット130と、を有している。
第1レンズ群支持ユニット110は、第1レンズ群支持枠53と、第1ホルダー54と、を有している。第1レンズ群支持枠53には第1レンズ群G1が固定されている。第1レンズ群支持枠53は第1ホルダー54の被写体側の端部に固定されている。第1ホルダー54は撮像センサ11側の端部に配置された3つの第1カムピン54aを有している。第1カムピン54aは第2回転枠56の3本のカム溝56aおよび直進枠57の3本の第1直進溝57aに挿入されている。
図7は第2レンズ群支持ユニット120の概略断面図である。図8(A)および(B)は第2レンズ群支持ユニット120の斜視図である。図9および図10は第2レンズ群支持ユニット120の分解斜視図である。
図5〜図10に示すように、第2レンズ群支持ユニット120は、第2ホルダー121と、第2レンズ群支持枠122と、化粧シート123と、3つの第2カムピン126a〜126c(カムフォロアの一例)と、第1ガイドポール121bと、第2ガイドポール121gと、第1固定プレート121dと、第2固定プレート121fと、を有している。第2カムピン126aは第1カムフォロアの一例であり、第2カムピン126bは第2カムフォロアの一例であり、第2カムピン126cは第3カムフォロアの一例である。
なお、本実施形態では、カムフォロアとして第2カムピン126a〜126cを例に説明しているが、カムフォロアは、カムピンの代わりに、カムローラなどの他の構成を有していてもよい。
第2ホルダー121は、概ね円筒状の部材であり、第2固定枠62の内周側に配置されている。第2ホルダー121は、概ね円筒状の本体部121cと、本体部121cに固定された3本の第2カムピン126a〜126cと、を有している。第2カムピン126a〜126cは、概ね円柱状の部材であり、それぞれ中心軸C1、C2およびC3を有している。
本体部121cには、第2カムピン126a〜126cが固定された3つの固定部121p〜121rが形成されている。第2カムピン126a〜126cは、固定部121p〜121rから半径方向外側に突出するように設けられている。
第2カムピン126a〜126cは、光軸AZ周りに間隔を空けて配置されており、より詳細には、円周方向に等ピッチで配置されている。ここで、「円周方向」とは、光軸AZ周りの円弧状の方向を意味している。第2カムピン126a〜126cは第1回転枠58の第1カム溝58aおよび直進枠57の第2直進溝57bに挿入されている。
第2ホルダー121の被写体側の端部には第2レンズ群支持枠122が固定されている。第2レンズ群支持枠122には第2レンズ群G2が固定されている。第2レンズ群支持枠122には環状の化粧シート123が固定されている。第2レンズ群支持枠122のフォーカスレンズ支持枠140側の端部には、第4レンズL4が固定されており、この端部はコイル142よりも外形が小さく設定されている。このため、フォーカスレンズL5が最も第4レンズL4に近接した状態で、コイル142の内周側に入り込む。言い換えると、コイル142は第4レンズL4の外周側の空間を移動可能に配置されている。光軸AZに直交する半径方向から見た場合にコイル142の移動範囲の一部が第4レンズL4および第2レンズ群支持枠122と重なり合っている、と言うこともできる。
第1ガイドポール121bは、第1固定プレート121dにより第2ホルダー121に固定されており、フォーカスレンズ支持枠140をZ軸方向に移動可能に支持している。第2ガイドポール121gは、第2固定プレート121fにより第2ホルダー121に固定されており、フォーカスレンズ支持枠140が第1ガイドポール121b周りに回転するのを防止している。第1ガイドポール121bおよび第2ガイドポール121gにより、フォーカスレンズL5は第2レンズ群G2に対してZ軸方向に移動可能となっている。
第2ホルダー121には、ゴムにより形成された第1ゴム板128aが固定されている。第1固定プレート121dには、ゴムにより形成された第2ゴム板128bが固定されている。第1ゴム板128aおよび第2ゴム板128bにより、フォーカスレンズ支持枠140が第2ホルダー121および第1固定プレート121dに衝突する際の衝突音の発生が抑制される。
図11(A)および(B)はフォーカスレンズ支持枠140の概略斜視図である。図11(A)および(B)に示すように、フォーカスレンズ支持枠140は、フォーカスレンズL5を支持しており、フォーカスレンズL5が固定された支持枠本体141と、第1案内部141aと、第2案内部141bと、突起141cと、を有している。
支持枠本体141にはフォーカス駆動ユニット160のコイル142(後述)が、例えば接着剤により固定されている。コイル142にはフレキシブルプリント配線144が接続されている。第1案内部141aには第1ガイドポール121bが挿入されている。第2案内部141bには第2ガイドポール121gが挿入されている。第1ガイドポール121bおよび第2ガイドポール121gにより、フォーカスレンズ支持枠140は第2レンズ群支持ユニット120に対してZ軸方向に移動可能に支持されている。突起141cは、フォトセンサ124により検出される部分であり、支持枠本体141から外周側へ突出している。
図13は第3レンズ群支持ユニット130の概略断面図である。図14(A)および(B)は、第3レンズ群支持ユニット130の概略斜視図である。図15および図16は第3レンズ群支持ユニット130の分解斜視図である。図17は第3レンズ群支持ユニット130の部分断面図である。
図13〜図16に示すように、第3レンズ群支持ユニット130は、前側支持枠131(第1支持部材の一例)と、後側支持枠132(第2支持部材の一例)と、3本の第3カムピン136と、絞り機構139aと、を有している。
前側支持枠131は、振れ補正ユニット150の被写体側に配置された概ね環状の部材であり、前側支持枠本体131c(第1本体部の一例)と、前側支持枠本体131cの外周部からZ軸方向に突出した前側突出部131a(第1突出部の一例)と、前側突出部131aからZ軸方向に突出した複数の前側当接部131b(第1当接部の一例)と、前側支持枠本体131cからZ軸方向に突出した前側筒状部131dと、3つの前側固定部131eと、を有している。前側突出部131aおよび前側当接部131bにより、前側支持枠131と後側支持枠132との位置決めを行う第1位置決め部131gが形成されている。前側筒状部131dには、第6レンズL6および第7レンズL7が熱かしめや接着剤により固定されている。
前側支持枠本体131cの外周部には3本の第3カムピン136が固定されている。第3カムピン136は円周方向に等ピッチで配置されている。第3カムピン136の先端には直進枠57(後述)が固定されているため、直進枠57は第3レンズ群支持ユニット130と一体で移動する。第3カムピン136は、第2固定枠62の直進溝62aに挿入されている。前側固定部131eには、後側支持枠132を前側支持枠131に固定する際にビス(図示せず)が嵌め込まれる。
後側支持枠132は、振れ補正ユニット150の撮像センサ11側に配置された概ね環状の部材であり、後側支持枠本体132c(第2本体部の一例)と、後側支持枠本体132cの外周部からZ軸方向の前側支持枠131側に突出した後側突出部132a(第2突出部の一例)と、後側突出部132aからZ軸方向の前側支持枠131側に突出した複数の後側当接部132b(第2当接部の一例)と、後側支持枠本体132cからZ軸方向に突出した3つの後側固定部132eと、を有している。後側支持枠本体132cは、前側支持枠本体131cとZ軸方向に間隔を空けて対向するように配置されている。後側突出部132aおよび後側当接部132bにより、前側支持枠131と後側支持枠132との位置決めを行う第2位置決め部132gが形成されている。
後側筒状部132dには、第9レンズL9および第10レンズL10が熱かしめや接着剤により固定されている。後側筒状部132dにはキャップ133が嵌め込まれている。キャップ133により第10レンズL10が第9レンズL9に押し付けられている。後側固定部132eには、後側支持枠132を前側支持枠131に固定する際にビス(図示せず)が挿入される。後側固定部132eは前側固定部131eとZ軸方向に当接するため、後側支持枠132と前側支持枠131とのZ軸方向の位置決めは、前側固定部131eおよび後側固定部132eにより行われる。
図17に示すように、前側突出部131aの端部には、前側突出部131aよりも厚みが小さい前側当接部131bが形成されている。前側当接部131bの半径方向外側の第1当接面131hは、前側突出部131aの半径方向外側の第1外周面131kよりも半径方向内側に配置されている。つまり、前側突出部131aおよび前側当接部131bにより段差が形成されている。
前側突出部131aは光軸AZを中心とする概ね環状の部分であり、補正レンズ支持枠151の外周側に配置されている。前側当接部131bは光軸AZを中心とする円弧状の部分であり、前側当接部131bの第1当接面131hは光軸AZを中心とする円弧状の面である。
後側突出部132aの端部には、後側突出部132aよりも厚みが小さい後側当接部132bが形成されている。後側当接部132bの半径方向外側の外周面132mは、後側突出部132aの半径方向外側の第2外周面132kと同じ半径方向位置に配置されており、同じ面を形成している。後側当接部132bの半径方向内側には第2当接面132hが形成されている。前側突出部131aおよび前側当接部131bにより段差が形成されている。
後側突出部132aは光軸AZを中心とする概ね環状の部分であり、補正レンズ支持枠151の外周側に配置されている。後側当接部132bは光軸AZを中心とする円弧状の部分であり、後側当接部132bの第2当接面132hは光軸AZを中心とする円弧状の面である。
後側当接部132bは前側当接部131bの半径方向外側に配置されており、第2当接面132hは前側当接部131bの第1当接面131hと半径方向に光軸AZを中心とする円周上で当接している。
前述の前側固定部131eおよび後側固定部132eがZ軸方向に当接している状態で、前側当接部131bと後側突出部132aとの間には隙間T1が確保されている。また、後側当接部132bと前側突出部131aとの間には隙間T2が確保されている。つまり、前側当接部131bおよび後側当接部132bは、前側支持枠131および後側支持枠132のZ軸方向の位置決めには関与しておらず、前側支持枠131および後側支持枠132の半径方向の位置決めのみ行っている。
また、図14(A)〜図16に示すように、後側支持枠132は、後側突出部132aよりもZ軸方向に突出した突出部132nを有している。前側支持枠131には、突出部132nが嵌め込まれる切欠き131nが形成されている。これにより、例えば組み立て時において、前側支持枠131に対する後側支持枠132の光軸AZ周りの位置決めを容易に行うことができる。
さらに、前側突出部131aには切欠き131pが形成されており、後側突出部132aには切欠き132pが形成されている。切欠き131pおよび132pは概ね同じ円周方向位置に配置されている。切欠き131pおよび132pには、電気基板138aに接続されたフレキシブルプリント配線138bが配置されている。
図13〜図16に示すように、絞り機構139aは前側支持枠131の被写体側に固定されている。絞り機構139aの絞り羽根139cは絞り駆動モータ139bにより開閉するように駆動される。絞り駆動モータ139bには電気基板138aが接続されている。
前述の第1レンズ群支持ユニット110、第2レンズ群支持ユニット120および第3レンズ群支持ユニット130を機械的に駆動するために、レンズ支持機構71は、レンズマウント95と、第1固定枠61と、第2固定枠62と、ズームリング84と、フォーカスリング89と、フォーカスリング角度検出部90と、第1回転枠58と、第2回転枠56と、直進枠57と、化粧枠55と、をさらに有している。
レンズマウント95は、カメラ本体3のボディーマウント4に装着される部分であり、レンズ側接点(図示せず)を有している。第1固定枠61は、レンズマウント95に固定されており、レンズマウント95に対してズームリング84およびフォーカスリング89を回転可能に支持している。第1固定枠61は1本の貫通溝61aを有している。この貫通溝61aは、第1回転枠58のカムピン58c(後述)と第1固定枠61との干渉を防止するための溝であり、貫通溝61aにはカムピン58cが挿入されている。
第2固定枠62は、第1固定枠61に固定されており、第1回転枠58を回転可能に支持している。第2固定枠62は、第3レンズ群支持ユニット130および直進枠57の回転を規制するための3本の直進溝62aと、第1回転枠58を案内するための3本のカムピン(図示せず)と、を有している。
第1回転枠58は、第2レンズ群支持ユニット120および第3レンズ群支持ユニット130をレンズマウント95に対してZ軸方向に駆動するための部材であり、3本の第1カム溝58aと、3本の第2カム溝58bと、3本の第3カム溝(図示せず)と、1本のカムピン58cと、を有している。3本の第1カム溝58aには第2カムピン126a〜126cがそれぞれ挿入されている。第2カム溝58bには第3カムピン136(後述)が挿入されている。第3カム溝には第2固定枠62のカムピンが挿入されており、第3カム溝および第2固定枠62のカムピンにより第1回転枠58が第2固定枠62に対してZ軸方向に案内される。
また、3本のカムピン58cは、ズームリング84に設けられた1本の直進溝84aにそれぞれ挿入されている。カムピン58cおよび直進溝84aにより、ズームリング84に対する第1回転枠58のZ軸方向への移動が許容された状態で、ズームリング84の回転が第1回転枠58に伝達される。
第2回転枠56は、第1レンズ群支持ユニット110をレンズマウント95に対してZ軸方向に駆動するための部材であり、3本のカム溝56aを有している。カム溝56aには第1ホルダー54の第1カムピン54aが挿入されている。第2回転枠56は複数の連結ピン(図示せず)を介して第1回転枠58に一体回転可能かつZ軸方向に相対移動可能に連結されている。このため、ズームリング84の回転が第1回転枠58を介して第2回転枠56に伝達される。複数の連結ピンは直進枠57の貫通溝(図示せず)に挿入されている。また、第2回転枠56は直進枠57に対して回転可能かつZ軸方向に一体で移動可能に設けられている。
直進枠57は、レンズマウント95に対する第1レンズ群支持ユニット110および第2レンズ群支持ユニット120の回転を規制するための部材であり、第3カムピン136を介して第3レンズ群支持ユニット130に固定されている。直進枠57には不要光の入射を防止するための化粧枠55が固定されている。第3カムピン136は第2固定枠62の直進溝62aに挿入されている。これらの構成により、直進枠57は、レンズマウント95に対する回転が規制された状態で、第3レンズ群支持ユニット130および化粧枠55と一体でZ軸方向に移動する。
また、直進枠57は、3本の第1直進溝57aと、3本の第2直進溝57bと、を有している。第1直進溝57aには第1カムピン54aが挿入されている。3本の第2直進溝57bには第2カムピン126a〜126cがそれぞれ挿入されている。第1カムピン54aおよび第1直進溝57aにより、第1レンズ群支持ユニット110は、レンズマウント95に対する回転が規制された状態で、レンズマウント95に対してZ軸方向に案内される。また、第2カムピン126a〜126cおよび第2直進溝57bにより、第2レンズ群支持ユニット120は、レンズマウント95に対する回転が規制された状態で、レンズマウント95に対してZ軸方向に案内される。
ズームリング84は、円筒形状を有しており、第1固定枠61によりZ軸方向への移動が規制された状態で光軸AZ周りに回転可能に支持されている。ズームリング84はZ軸方向に延びる直進溝84aを有している。直進溝84aには第1回転枠58のカムピン58cが挿入されている。これにより、第1回転枠58はズームリング84と光軸AZ周りに一体回転する。
ズームリング84の回転位置はリニアポジションセンサ87により検出可能である。ズームリング84の回転位置とは、ズームリング84の回転方向の位置を意味しており、ある基準位置からのズームリング84の回転角度ということもできる。
リニアポジションセンサ87は、ユーザーによるズームリング84の回転位置および回転方向を検出し、検出結果をレンズマイコン40に送信する。具体的には、リニアポジションセンサ87は、第1固定枠61に固定されており、半径方向外側に突出する摺動子(図示せず)を有している。この摺動子は、ズームリング84に形成されたカム溝(図示せず)に挿入されている。第1固定枠61に対してズームリング84が回転すると、カム溝に沿って摺動子はZ軸方向に移動する。リニアポジションセンサ87は、可変抵抗器を有しており、摺動子がこの可変抵抗器内にある磁気抵抗体上をスライドすることにより、両端に所定の電圧を付与した端子間において、摺動子のZ軸方向の位置に比例した出力(出力電圧)をリニアに得ることができる。リニアポジションセンサ87の出力を回転位置情報に変換することで、ズームリング84の回転位置を検出することが可能となる。
なお、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4がレンズ支持機構71を介して機械的に連結されているため、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の絶対位置(例えば、撮像センサ11の受光面11aを基準とした位置)はズームリング84の回転位置と一定の関係を有している。したがって、ズームリング84の回転位置を検出することにより、例えばレンズマウント95に対する第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4の絶対位置を把握することができる。なお、ズームリング84は、例えば可動式のレバーのような他の構造を有していてもよい。
フォーカスリング89は、円筒形状を有しており、第1固定枠61によりZ軸方向の移動が規制された状態で光軸AZ周りに回転可能に支持されている。フォーカスリング89の回転角度および回転方向は、フォトセンサなどのフォーカスリング角度検出部90により検出可能である。
(3)フォーカス調節ユニット
フォーカス調節ユニット72は、フォーカス駆動ユニット160(駆動ユニットの一例)と、フォーカス駆動制御部41と、フォトセンサ124と、MRセンサ129(位置センサの一例)と、を有している。
フォーカス駆動ユニット160は、第2レンズ群支持ユニット120に対してフォーカスレンズ支持枠140(より詳細には、第2レンズ群G2に対してフォーカスレンズL5)をZ軸方向に駆動するための電磁アクチュエータであり、電流を流すためのコイル142と、第1磁界発生部125と、第2磁界発生部127と、を有している。
コイル142は、Z軸方向から見た場合にフォーカスレンズL5を取り囲むように配置されており、フォーカスレンズ支持枠140の支持枠本体141に接着剤により固定されている。コイル142は、電線を筒状に巻くことにより形成されており、Z軸方向から見た場合に6角形状を有している。コイル142はフォーカス駆動制御部41に接続されており、フォーカス駆動制御部41から供給される電圧に応じた電流がコイル142に流れる。
第1磁界発生部125は、コイル142に対向するように配置されており、コイル142の周辺に磁界を形成している。第1磁界発生部125は第2ホルダー121の内側に配置されている。第1磁界発生部125は、第1マグネット125a(第1磁石の一例)と、概ねU字形状を有する第1メインヨーク125bと、第1サイドヨーク125cと、を有している。
第1マグネット125aは、コイル142に対向するように配置されており、第1メインヨーク125bの内側に固定されている。第1メインヨーク125bは第2ホルダー121の内側に固定されている。つまり、第1マグネット125aは第1メインヨーク125bを介して第2ホルダー121に支持されている。
第1マグネット125aは、コイル142に対向するように配置された長方形の第1基準面P1(第1面の一例)を有している。第1基準面P1の中心を通りかつ第1基準面P1に直交する仮想線を第1中心線125dと定義する。第1中心線125dは第1マグネット125aにより決まる仮想線である。
第1メインヨーク125bの端部には第1サイドヨーク125cが固定されている。コイル142は第1メインヨーク125bと第1マグネット125aとの間に配置されているため、コイル142は第1磁界発生部125により形成された磁界内に配置されている。
第2磁界発生部127は、コイル142に対向するように配置されており、コイル142の周辺に磁界を形成している。第2磁界発生部127は第2ホルダー121の内側に配置されている。第2磁界発生部127は、第2マグネット127a(第2磁石の一例)と、概ねU字形状を有する第2メインヨーク127bと、第2サイドヨーク127cと、を有している。
第2マグネット127aは、コイル142に対向するように配置されており、第2メインヨーク127bの内側に固定されている。第2メインヨーク127bは第2ホルダー121の内側に固定されている。つまり、第2マグネット127aは第2メインヨーク127bを介して第2ホルダー121に支持されている。
第2マグネット127aは、コイル142に対向するように配置された長方形の第2基準面P2(第2面の一例)を有している。第2基準面P2の中心を通りかつ第2基準面P2に直交する仮想線を第2中心線127dと定義する。第2中心線127dは第2マグネット127aにより決まる仮想線である。
第2メインヨーク127bの端部には第2サイドヨーク127cが固定されている。コイル142は第2メインヨーク127bと第2マグネット127aとの間に配置されているため、コイル142は第2磁界発生部127により形成された磁界内に配置されている。
第2レンズ群支持ユニット120に対するフォーカスレンズ支持枠140の駆動は、フォーカス駆動ユニット160のみにより電気的に行われる。フォーカス駆動ユニット160に電力が供給されていない状態では、フォーカスレンズ支持枠140に駆動力が作用しなくなるため、第2レンズ群支持ユニット120に対してフォーカスレンズ支持枠140はZ軸方向に移動可能となる。この状態では、第1ゴム板128aおよび第2ゴム板128bが第2レンズ群支持ユニット120とフォーカスレンズ支持枠140との間の緩衝材として機能する。
第2レンズ群支持ユニット120に対するフォーカスレンズ支持枠140の位置は、フォトセンサ124およびMRセンサ129により検出可能である。具体的には、フォトセンサ124は、第2レンズ群支持ユニット120に対してフォーカスレンズ支持枠140が所定の位置に配置されているか否かを検出するためのセンサであり、第2ホルダー121に固定されている。フォトセンサ124は発光部(図示せず)と受光部(図示せず)とを有している。発光部および受光部により、検出領域が形成されている。この検出領域は、フォーカスレンズ支持枠140の突起141cがZ軸方向に通過可能となっており、突起141cが検出領域内に配置されていることを検出することができる。つまり、フォトセンサ124はフォーカスレンズ支持枠140の原点検出器である。レンズマイコン40は、フォトセンサ124から出力される信号に基づいて、フォーカスレンズ支持枠140(フォーカスレンズL5)がフォーカス調節時の基準となる原点位置にあることを認識し得る。
MRセンサ129は、第2レンズ群支持ユニット120に対するフォーカスレンズ支持枠140の位置(より詳細には移動距離)を、センサマグネット143を利用して検出するためのセンサであり、第2ホルダー121に固定されている。フォーカスレンズ支持枠140にはセンサマグネット143が固定されており、MRセンサ129はセンサマグネット143に近接して配置されている。また、MRセンサ129はセンサマグネット143のフォーカスレンズL5と反対側に配置されている。
センサマグネット143は、Z軸方向に細長く形成されており、Z軸方向にN極およびS極が所定のピッチで交互に着磁されている。センサマグネット143がMRセンサ129に対して移動すると、センサマグネット143により生成された磁界内をMRセンサ129が移動する。このとき、磁界の変化に応じてMRセンサ129から出力される信号が変化するため、レンズマイコン40は、MRセンサ129から出力される信号に基づいて、第2レンズ群支持ユニット120に対するフォーカスレンズ支持枠140の移動距離を算出することができる。
フォーカス駆動制御部41は、フォーカス駆動ユニット160を制御するためのユニットであり、フォーカス駆動ユニット160およびレンズマイコン40に電気的に接続されている。フォーカス駆動制御部41は、レンズマイコン40から送信される制御信号に基づいてフォーカス駆動ユニット160を駆動する。具体的には、MRセンサ129の検出結果および目標値に基づいて、レンズマイコン40はフォーカス駆動制御部41に制御信号を送信する。フォーカス駆動制御部41はこの制御信号に基づいた大きさの電圧をコイル142に付与する。これにより、フォーカスレンズL5を第2レンズ群G2に対して所望の位置に移動させることができる。
このデジタルカメラ1では、被写体距離を実質的に一定に保ちつつ焦点距離を変更できるズームレンズ系を実現するために、レンズマイコン40に予め記憶されているトラッキングテーブル(図示せず)に基づいてフォーカス調節ユニット72によりフォーカスレンズ支持枠140が駆動される。ここでは、このようなトラッキング方式を電子トラッキングと呼ぶ。
トラッキングテーブルとは、焦点距離が変化しても焦点が合う被写体距離が実質的に一定に保たれるフォーカスレンズ支持枠140の位置(より詳細には、第2ホルダー121に対するフォーカスレンズ支持枠140の位置)を示す情報である。被写体距離が実質的に一定とは、被写体距離の変化量が所定の被写界深度内に収まることを意味している。
フォトセンサ124により検出できる原点位置は第2ホルダー121に対して移動することがない絶対位置である。このため、フォーカスレンズ支持枠140の位置を第2ホルダー121に対して原点位置にリセットする際には、フォトセンサ124により原点検出用の突起141cが検出される位置までフォーカスレンズ支持枠140を駆動する。例えば、デジタルカメラ1の電源スイッチ25をオフにすると、フォーカスレンズ支持枠140の現在位置に関わらず、フォーカスレンズ支持枠140の突起141cがフォトセンサ124に検出される位置までフォーカスレンズ支持枠140がフォーカス駆動ユニット160により駆動される。フォーカスレンズ支持枠140の駆動完了後、デジタルカメラ1の電源がオフになる。逆に、デジタルカメラ1の電源スイッチ25をオンにすると、フォーカス駆動ユニット160によりフォーカスレンズ支持枠140がトラッキングテーブルに基づいて求められた所定の位置まで駆動される。なお、原点検出器は、フォトセンサに限られず、例えば、マグネットおよび磁気センサを組み合わせることで実現されてもよい。
(4)絞り調節ユニット
絞り調節ユニット73は、前側支持枠131に固定された絞り機構139aと、絞り機構139aを駆動する絞り駆動モータ139bと、絞り駆動モータ139bを制御する絞り駆動制御部42と、を有している。絞り駆動モータ139bは、例えばステッピングモータであり、絞り駆動制御部42から入力される駆動信号に基づいて駆動される。絞り駆動モータで発生した駆動力により、絞り羽根139cが開方向および閉方向に駆動される。絞り羽根139cを駆動することで光学系Lの絞り値を変更することができる。
(5)振れ補正ユニット
振れ補正ユニット150は、交換レンズユニット2およびカメラ本体3の動きに起因する光学像の撮像センサ11に対する振れを抑制するためのユニットであり、補正レンズ支持枠151を光軸AZに直交する方向に駆動する。具体的には、振れ補正ユニット150は、補正レンズ支持枠151と、第1補正駆動ユニット155と、第2補正駆動ユニット156と、電気基板158と、電気基板158に接続されたフレキシブルプリント配線159と、第1位置センサ154aと、第2位置センサ154bと、第1検出マグネット155aと、第2検出マグネット155bと、振れ補正用マイコン48と、を有している。
図13に示すように、振れ補正ユニット150は、第3レンズ群支持ユニット130の内部(より詳細には、前側支持枠131および後側支持枠132により形成された空間S内)に配置されている。
図18は補正レンズ支持枠151の概略斜視図である。図18に示すように、補正レンズ支持枠151は、ピン151aを有している。ピン151aは前側支持枠131の案内溝131f(図18)に挿入されている。補正レンズ支持枠151はピン151aおよび案内溝131fにより、前側支持枠131に対してX軸方向(ヨー方向)に移動可能であり、さらに、ピン151aを中心とした円弧状の方向に前側支持枠131に対して回転可能である。これにより、補正レンズ支持枠151に固定された補正レンズL8が第6レンズL6、第7レンズL7、第9レンズL9および第10レンズL10に対してX軸方向(ヨー方向)およびY軸方向(ピッチ方向)に移動可能となる。
第1補正駆動ユニット155は、補正レンズ支持枠151を前側支持枠131および後側支持枠132に対してピッチ方向に駆動するための電磁アクチュエータであり、第1コイル152と、第1補正マグネット134bと、第1補正メインヨーク134aと、第1補正サブヨーク137aと、を有している。
第1コイル152は、補正レンズ支持枠151に固定されている。第1コイル152には電気基板158が接続されている。第1補正マグネット134bは、第1コイル152とZ軸方向に対向するように配置されており、第1補正メインヨーク134aに固定されている。第1補正メインヨーク134aは前側支持枠131に固定されている。第1補正サブヨーク137aは、第1コイル152に対して第1補正マグネット134bと反対側に配置されている。第1補正サブヨーク137aは第2補正サブヨーク137bと一体のサブヨーク137を形成している。サブヨーク137は後側支持枠132に固定されている。
第2補正駆動ユニット156は、補正レンズ支持枠151を前側支持枠131および後側支持枠132に対してヨー方向に駆動するための電磁アクチュエータであり、第2コイル153と、第2補正マグネット135bと、第2補正メインヨーク135aと、第2補正サブヨーク137bと、を有している。
第2コイル153は補正レンズ支持枠151に固定されている。第2コイル153には電気基板158が接続されている。第2補正マグネット135bは、第2コイル153とZ軸方向に対向するように配置されており、第2補正メインヨーク135aに固定されている。第2補正メインヨーク135aは前側支持枠131に固定されている。第2補正サブヨーク137bは、第2コイル153に対して第2補正マグネット135bと反対側に配置されている。
第1位置センサ154aは、前側支持枠131に対する補正レンズ支持枠151のピッチ方向の位置を検出するためのセンサであり、例えばホール素子である。第1位置センサ154aはフォーカスレンズL5の第1コイル152と反対側に配置されている。第1位置センサ154aと対向する位置には、前側支持枠131に固定された第1検出マグネット155aが配置されている。
第2位置センサ154bは、前側支持枠131に対する補正レンズ支持枠151のヨー方向の位置を検出するためのセンサであり、例えばホール素子である。第2位置センサ154bはフォーカスレンズL5の第2コイル153と反対側に配置されている。第2位置センサ154bと対向する位置には、前側支持枠131に固定された第2検出マグネット155bが配置されている。
振れ補正用マイコン48は、第1位置センサ154aおよび第2位置センサ154bの検出結果および動き検出センサ(図示せず)の検出結果に基づいて、第1補正駆動ユニット155および第2補正駆動ユニット156を制御する。これにより、デジタルカメラ1の動きに起因する撮像センサ11に対する光学像の振れを抑制することができる。
なお、被写体像の振れを抑制する方法として、撮像センサ11から出力される画像データに基づいて画像に表れる振れを補正する電子式振れ補正を適用してもよい。また、光学像の振れを抑制する方法として、撮像センサ11を光軸AZと直交する2方向に駆動するセンサシフト方式を適用してもよい。
(6)レンズマイコン
レンズマイコン40は、CPU(図示せず)、ROM(図示せず)およびメモリ40aを有しており、ROMに格納されているプログラムがCPUに読み込まれることで、様々な機能を実現し得る。例えば、レンズマイコン40は、フォトセンサ124の検出信号によりフォーカスレンズ支持枠140が原点位置にあることを認識することができる。
メモリ40aは、不揮発性メモリであり、電力供給が停止している状態でも記憶している情報を保持できる。メモリ40aには、例えば交換レンズユニット2に関する情報(レンズ情報)やズームレンズ系を実現するためのトラッキングテーブルが格納されている。レンズマイコン40は、このトラッキングテーブルに基づいてフォーカス駆動ユニット160を制御し、フォーカス駆動ユニット160によりフォーカスレンズ支持枠140がZ軸方向に駆動される。以下、トラッキングテーブルに基づいてフォーカスレンズ支持枠140の位置を焦点距離の変化に追従させる動作を、電子トラッキングという。
<フォーカスレンズ周辺の位置関係>
ここで、フォーカスレンズL5周辺に配置された各部の位置関係について説明する。
図12はZ軸方向から見た第2レンズ群支持ユニット120およびフォーカスレンズ支持枠140の概略平面図である。図12では、各部の詳細な形状は省略されている。
図12に示すように、フォーカス駆動ユニット160は、Z軸方向から見た場合に第2カムピン126a〜126cとは異なる位置に配置されている。また、フォーカス駆動ユニット160は、Z軸方向から見た場合に固定部121p〜121rとは異なる位置に配置されている。言い換えると、フォーカス駆動ユニット160は、Z軸方向から見た場合に第2カムピン126a〜126cおよび固定部121p〜121rとは異なる位置に配置されている。
具体的には、第1磁界発生部125は、Z軸方向から見た場合に、第2カムピン126a〜126cとは異なる円周方向位置に配置されており、固定部121p〜121rとは異なる円周方向位置に配置されている。第1磁界発生部125は、第2カムピン126aおよび126bの円周方向間に形成された第1領域Q1に配置されている。より詳細には、第1磁界発生部125は、Z軸方向から見た場合に、隣り合う第2カムピン126aおよび126bの円周方向間に配置されており、隣り合う固定部121pおよび121qの円周方向間に配置されている。
第2磁界発生部127は、Z軸方向から見た場合に、第2カムピン126a〜126cとは異なる円周方向位置に配置されており、固定部121p〜121rとは異なる円周方向位置に配置されている。第2磁界発生部127は、第2カムピン126aおよび126cの円周方向間に形成された第2領域Q2に配置されている。より詳細には、第2磁界発生部127は、Z軸方向から見た場合に、隣り合う第2カムピン126aおよび126cの円周方向間に配置されており、隣り合う固定部121pおよび121rの円周方向間に配置されている。
なお、「フォーカス駆動ユニット160がZ軸方向から見た場合に第2カムピン126a〜126cとは異なる位置に配置されている」とは、「フォーカス駆動ユニット160がZ軸方向から見た場合に第2カムピン126a〜126cと重ならない位置に配置されている」と言い換えることができる。つまり、本実施形態では、「Z軸方向から見て異なる位置」とは「Z軸方向から見て重ならない位置」と言い換えることができる。
また、第2カムピン126bおよび126cにより形成された第3領域Q3には、センサマグネット143が配置されている。センサマグネット143は、Z軸方向から見た場合に、第2カムピン126bおよび126cの円周方向間に配置されており、さらには、固定部121qおよび121rの円周方向間に配置されている。
第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は、光軸AZを挟んで概ね対向する位置に配置されている。より詳細には、第1磁界発生部125の第1中心線125dと第2磁界発生部127の第2中心線127dとのなす角度αが鈍角となるように、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127が配置されている。このため、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は完全に向かい合った状態で配置されておらず、第1磁界発生部125の第1基準面P1が第2磁界発生部127の第2基準面P2に対して平行ではなく傾斜している。したがって、Z軸方向から見た場合に、光軸AZを中心とする仮想円Rに概ね沿うように、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は配置されている。
ここで、「鈍角」とは、90度より大きく180度より小さい角を意味している。
また、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は、第2カムピン126aおよびセンサマグネット143に対して対称に配置されている。具体的には、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は、Z軸方向から見た場合に第2カムピン126aの中心軸C1に対して線対称に配置されている。第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は、Z軸方向から見た場合にセンサマグネット143の中心線143aに対して対称な位置に配置されている。中心線143aと光軸AZとを結んだ基準線143bに対して、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は線対称に配置されている。基準線143bは第2カムピン126aの中心軸C1と一致しているため、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は、第2カムピン126aに対して対称な位置に配置されていると言える。
センサマグネット143は、第2カムピン126bおよび126cの円周方向間の中央に配置されているため、第2カムピン126bからセンサマグネット143(より詳細には、中心線143a)までの距離、および第2カムピン126cからセンサマグネット143(より詳細には、中心線143a)までの距離は、等しくなっている。
また、センサマグネット143と第2カムピン126bとの円周方向間には、第1ガイドポール121bが配置されている。第2磁界発生部127と第2カムピン126aとの円周方向間には、第2ガイドポール121gが配置されている。第2ガイドポール121gは第1ガイドポール121bと光軸AZを挟んで概ね反対側に配置されている。
フォトセンサ124は第2カムピン126cと同じ円周方向位置に配置されている。図9および図10に示すように、フォトセンサ124は第2カムピン126cのZ軸方向負側に配置されている。第2カムピン126cと光軸AZとを結んだ線分上に、支持枠本体141の突起141cが配置されている。この突起141cはフォトセンサ124の検出領域をZ軸方向に通過可能となっている。
また、フレキシブルプリント配線144は、Z軸方向から見た場合に第2カムピン126aとフォーカスレンズL5との間(より詳細には、固定部121pとフォーカスレンズ支持枠140との間)に配置されている。
さらに、コイル142は、6角形状を有しており、第1部分142aと、第2部分142bと、第3部分142cと、第4部分142dと、第5部分142eと、第6部分142fと、を有している。第1部分142a〜第6部分142fは直線状に形成されている。
第1部分142aは、フォーカスレンズL5の第2カムピン126a側に配置されており、基準線143bと直交している。第2部分142bは、第1マグネット125aと第1メインヨーク125bとの間に配置されており、第1マグネット125aおよび第1メインヨーク125bと対向するように配置されている。第2部分142bは第1中心線125dと直交している。
第3部分142cは、フォーカスレンズL5と第2カムピン126bとの間に配置されており、第1ガイドポール121bとフォーカスレンズL5との間に配置されている。第4部分142dは、フォーカスレンズL5とセンサマグネット143との間に配置されている。第5部分142eはフォーカスレンズL5と第2カムピン126cとの間に配置されている。
第6部分142fは、第2マグネット127aと第2メインヨーク127bとの間に配置されており、第2マグネット127aおよび第2メインヨーク127bと対向するように配置されている。第6部分142fは第2中心線127dと直交している。
コイル142は基準線143bに対して線対称に形成されているため、第2部分142bおよび第6部分142fは基準線143bに対して線対称に配置されており、第3部分142cおよび第5部分142eは基準線143bに対して線対称に配置されている。
<デジタルカメラの動作>
デジタルカメラ1の動作について説明する。
(1)撮影モード
このデジタルカメラ1は、2つの撮影モードを有している。具体的には、デジタルカメラ1は、ユーザーがファインダ接眼窓9で被写体を観察するファインダ撮影モードと、ユーザーが表示部20で被写体を観察するモニタ撮影モードと、を有している。
ファインダ撮影モードでは、例えば画像表示制御部21が液晶ファインダ8を駆動する。この結果、液晶ファインダ8には、撮像センサ11により取得された被写体の画像(いわゆるスルー画像)が表示される。
モニタ撮影モードでは、例えば画像表示制御部21により表示部20が駆動され、表示部20に被写体の実時間画像が表示される。この2つの撮影モードの切り換えは、撮影モード切り換えボタン34にて行うことができる。
(2)ズーム動作
次に、ユーザーがズーム操作を行う際の交換レンズユニット2の動作を説明する。
例えば、図5に示す広角端の状態でユーザーがズームリング84を望遠側に回転操作すると、ズームリング84とともに第1回転枠58および第2回転枠56が第1固定枠61および第2固定枠62に対して回転する。第1回転枠58が第1固定枠61に対して回転すると、第1回転枠58が第3カム溝(図示せず)および第2固定枠62のカムピン(図示せず)により案内され、その結果、第1回転枠58は第1固定枠61および第2固定枠62に対してZ軸方向正側に移動する。このとき、第1回転枠58のカムピン58cは、第1固定枠61の貫通溝61a内を移動するため、第1固定枠61にカムピン58cが干渉しない。
さらに、第1回転枠58が第2固定枠62に対して回転すると、第2カム溝58bにより第3カムピン136が案内されるため、第3レンズ群支持ユニット130が第1回転枠58に対してZ軸方向正側に移動する(図5、図6、図19および図20参照)。このときの第3レンズ群支持ユニット130の第1固定枠61に対するZ軸方向への移動距離は、第1回転枠58に対するZ軸方向正側への移動距離と、第1固定枠61に対する第1回転枠58のZ軸方向正側への移動距離と、の合計となる。なお、第1固定枠61に対して第3レンズ群支持ユニット130がZ軸方向に移動する際、直進溝62aにより第2固定枠62に対する第3レンズ群支持ユニット130の回転は規制される。
第3レンズ群支持ユニット130が第1固定枠61に対してZ軸方向正側に移動すると、化粧枠55および直進枠57も一体となってZ軸方向正側に移動する。また、第2回転枠56は直進枠57に対して回転可能かつZ軸方向に一体移動可能に設けられているため、第3レンズ群支持ユニット130とともに第2回転枠56もZ軸方向へ一体となって移動する。
また、第1回転枠58が直進枠57に対して回転すると、第2カムピン126a〜126cが第1カム溝58aにより案内され、第1回転枠58に対して第2レンズ群支持ユニット120がZ軸方向正側に移動する(図5および図6参照)。このときの第2レンズ群支持ユニット120の第1固定枠61に対するZ軸方向への移動距離は、第1回転枠58に対するZ軸方向正側への移動距離と、第1固定枠61に対する第1回転枠58のZ軸方向正側への移動距離と、の合計となる。なお、第1固定枠61に対して第2レンズ群支持ユニット120がZ軸方向に移動する際、第2直進溝57bにより第1固定枠61に対する第2レンズ群支持ユニット120の回転は規制される。
さらに、第2回転枠56が直進枠57に対して回転すると、第1カムピン54aがカム溝56aにより案内されるため、第1レンズ群支持ユニット110が第2回転枠56に対してZ軸方向正側に移動する。
一方、前述のように、化粧枠55、直進枠57および第2回転枠56は第3レンズ群支持ユニット130とともにZ軸方向に移動するため、第1レンズ群支持ユニット110の第1固定枠61に対するZ軸方向正側への移動距離は、第2回転枠56に対するZ軸方向正側への移動距離と、第1固定枠61に対する第2回転枠56のZ軸方向正側への移動距離(つまり、第1固定枠61に対する第3レンズ群支持ユニット130のZ軸方向の移動距離)と、の合計となる。なお、第1固定枠61に対して第1レンズ群支持ユニット110がZ軸方向に移動する際、第1直進溝57aにより第1固定枠61に対する第1レンズ群支持ユニット110の回転は規制される。
ズームリング84が望遠端まで回転すると、交換レンズユニット2の状態が図6に示す望遠端の状態となる。ズームリング84を広角側に回転操作すると、上記とは逆の方向に各部が動作し、交換レンズユニット2の状態が図5に示す広角端の状態に戻る。
このように、ズームリング84を回転操作することにより、交換レンズユニット2の状態を、図5に示す広角端の状態から図6に示す望遠端の状態まで変化させることができる。したがって、ズームリング84の回転位置を調節することで、所望の焦点距離にて被写体を撮影することが可能となる。
焦点距離が変化する際、ズームリング84の回転操作により第2レンズ群支持ユニット120はZ軸方向に機械的に駆動されるが、フォーカスレンズ支持枠140は、被写体距離が実質的に一定に保たれるように、メモリ40aに予め記憶されたトラッキングテーブルに基づき、フォーカス調節ユニット72により電気的に駆動制御される。例えば、被写体距離が無限遠に設定されている場合、トラッキングテーブルに基づいてフォーカス駆動ユニット160を制御しフォーカスレンズ支持枠140を駆動することで、交換レンズユニット2の状態が広角端から望遠端に変化した場合や望遠端から広角端に変化した場合も、光学系Lにより形成される光学像が無限遠にて合焦した状態に概ね維持される。
(3)フォーカス動作
次に、デジタルカメラ1のフォーカス動作について説明する。デジタルカメラ1は、オートフォーカス撮影モードおよびマニュアルフォーカス撮影モードの2つのフォーカスモードを有している。デジタルカメラ1の操作を行うユーザーは、カメラ本体3に設けられたフォーカス撮影モード設定ボタン(図示せず)により、フォーカスモードを選択することができる。
オートフォーカス撮影モード時においては、コントラスト検出方式を用いたオートフォーカス動作が行われる。コントラスト検出方式のオートフォーカス動作を行う際には、ボディーマイコン10は、レンズマイコン40に対して、コントラストAF用データを要求する。コントラストAF用データは、コントラスト検出方式のオートフォーカス動作の際に必要なデータであり、例えば、フォーカス駆動速度、フォーカスシフト量、像倍率、コントラストAF可否情報などが含まれる。
ボディーマイコン10は、シャッターボタン30が半押しされるかどうかを監視する。シャッターボタン30が半押しされた場合、ボディーマイコン10は、レンズマイコン40に対して、オートフォーカス開始命令を送信する。オートフォーカス開始命令は、コントラスト検出方式によるオートフォーカス動作を開始する旨を示している。この命令を受けて、レンズマイコン40は、フォーカス用のアクチュエータであるフォーカス駆動ユニット160を駆動制御する。より詳細には、レンズマイコン40はフォーカス駆動制御部41へ制御信号を送信する。この制御信号に基づいて、フォーカス駆動制御部41によりフォーカス駆動ユニット160が駆動され、フォーカスレンズ支持枠140が微動する。
ボディーマイコン10は、受信した画像データに基づいて、オートフォーカス動作用の評価値(以下、AF評価値という)を算出する。具体的には、ボディーマイコン10は、デジタル信号処理部15へ命令を送信する。デジタル信号処理部15は、受信した命令に基づいて所定のタイミングで画像信号をボディーマイコン10へ送信する。ボディーマイコン10は、撮像センサ11で生成された画像データから輝度信号を求め、輝度信号の画面内における高周波成分を積算して、AF評価値を求める。算出されたAF評価値は、露光同期信号と関連付けた状態でDRAM(図示せず)に保存される。ボディーマイコン10がレンズマイコン40から取得したレンズ位置情報も露光同期信号と関連付けられているため、ボディーマイコン10は、AF評価値をレンズ位置情報と関連付けて保存することができる。
次に、ボディーマイコン10は、DRAMに保存されたAF評価値に基づいて、AF評価値が極大値となるフォーカスレンズ支持枠140の位置を合焦点として抽出する。合焦点を抽出する際のフォーカスレンズ支持枠140の駆動方式としては、一般的には山登り方式が知られている。山登り方式では、AF評価値が増大する方向へフォーカスレンズ支持枠140を移動させ、フォーカスレンズ支持枠140の位置ごとのAF評価値を求める。この動作を、AF評価値の極大値が検出されるまで、すなわち、AF評価値が増大して一旦ピークに達してから減少し始めるまで続ける。
ボディーマイコン10は、抽出した合焦点に対応する位置までフォーカスレンズ支持枠140が駆動されるように、レンズマイコン40を介して制御信号をフォーカス駆動制御部41へ送信する。フォーカス駆動制御部41は、例えばボディーマイコン10(または、レンズマイコン40)からの制御信号に基づいて、フォーカス駆動ユニット160を駆動するための駆動パルスを生成する。この駆動信号に応じた駆動量だけフォーカス駆動ユニット160が駆動され、フォーカスレンズ支持枠140が合焦点に対応する位置までZ軸方向に移動する。
以上のようにして、デジタルカメラ1のオートフォーカス撮影モードによるフォーカシングが行われる。以上の動作は、ユーザーのシャッターボタン30の半押し操作後、瞬時に実行される。
なお、コントラスト検出方式によるフォーカシングは、撮像センサ11で実時間の画像データを生成できるモニタ撮影モード(いわゆる、ライブビューモード)で動作し得る。なぜなら、ライブビューモードでは、定常的に、撮像センサ11で画像データを生成しており、その画像データを用いたコントラスト検出方式のオートフォーカス動作をするのが容易だからである。
ライブビューモードでは、被写体の実時間画像が表示部20に表示されるので、ユーザーは、表示部20を見ながら静止画あるいは動画を撮るための構図を決めることができる。また、表示部20を用いてライブビューモードの他に、ユーザーが選択できる撮影モードとしては、交換レンズユニット2からの被写体像を液晶ファインダ8(ファインダ部38)に導く第2のライブビューモード(ファインダ撮影モード)もある。
次に、マニュアルフォーカス撮影モードについて説明する。
マニュアルフォーカス撮影モードでは、フォーカスリング89を操作することにより手動で被写体距離を調節することができる。具体的には、ユーザーによりフォーカスリング89が回転操作されると、フォーカスリング角度検出部90は、フォーカスリング89の回転角度を検出し、その回転角度に応じた信号を出力する。フォーカス駆動制御部41は、フォーカスリング角度検出部90から信号を受信可能であり、フォーカスリング角度検出部90の検出信号をレンズマイコン40へ送信する。
レンズマイコン40は、フォーカスリング角度検出部90の検出結果からフォーカスレンズ支持枠140の目標位置を算出し、この目標位置とフォーカスレンズ支持枠140の現在位置に基づいて、フォーカス駆動制御部41に制御信号を送信する。この制御信号には、フォーカスレンズ支持枠140を駆動する方向およびフォーカス駆動ユニット160で生成する駆動力の大きさを示している。
ここで、第2レンズ群支持ユニット120に対するフォーカスレンズ支持枠140の現在位置は、MRセンサ129およびフォトセンサ124により算出される。具体的には、フォトセンサ124でフォーカスレンズ支持枠140の突起141cを検出した位置を基準として、MRセンサ129により検出された移動距離を監視し、第2レンズ群支持ユニット120に対するフォーカスレンズ支持枠140の現在位置を算出する。
フォーカス駆動制御部41は、レンズマイコン40からの制御信号に基づいてフォーカス駆動ユニット160を駆動する。より詳細には、フォーカス駆動制御部41は、レンズマイコン40の制御信号に応じた電圧をフォーカス駆動ユニット160のコイル142に付与する。フォーカス駆動ユニット160のコイル142に電流が流れると、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127により発生した磁界によりコイル142にZ軸方向の電磁力が作用する。この電磁力によりコイル142とともにフォーカスレンズ支持枠140が第2レンズ群支持ユニット120に対してZ軸方向に移動する。
フォーカスリング角度検出部90の検出結果とフォーカスレンズ支持枠140の現在位置とが所定の範囲内で一致すると、フォーカス調節ユニット72によるフォーカスレンズ支持枠140の駆動が停止し、フォーカス調節ユニット72によりフォーカスレンズ支持枠140がZ軸方向に保持される。
以上のようにして、ユーザーは、表示部20において被写体を確認しながらフォーカスリング89を回転してフォーカシングを行うことができる。マニュアルフォーカス撮影モードにおいて、ユーザーがシャッターボタン30を全押しすると、フォーカスレンズ支持枠140が調節された位置で停止している状態で撮影が行われる。
(4)静止画撮影
ユーザーによりシャッターボタン30が全押しされると、撮像センサ11の測光出力に基づいて計算された絞り値に光学系Lの絞り値が設定されるように、ボディーマイコン10からレンズマイコン40へ命令が送信される。そして、レンズマイコン40により絞り駆動制御部42が制御され、指示された絞り値まで絞り機構139aを絞り込む。絞り値の指示と同時に、撮像センサ駆動制御部12から撮像センサ11へ駆動命令が送信され、シャッターユニット33の駆動命令が送信される。撮像センサ11の測光出力に基づいて計算されたシャッタースピードの時間だけ、シャッターユニット33により撮像センサ11が露光される。
ボディーマイコン10は、撮影処理を実行し、撮影が終了すると、画像記録制御部19に制御信号を送信する。画像記録部18は、画像記録制御部19の命令に基づいて、画像信号を内部メモリおよび/またはリムーバブルメモリに記録する。画像記録部18は、画像記録制御部19の命令に基づいて、画像信号とともに撮影モードの情報(オートフォーカス撮影モードかマニュアルフォーカス撮影モードかを示す情報)を、内部メモリおよび/またはリムーバブルメモリに記録する。
さらに、露光完了後、撮像センサ駆動制御部12は、撮像センサ11から画像データを読み出し、所定の画像処理後、ボディーマイコン10を介して画像表示制御部21へ画像データが出力される。これにより、表示部20へ撮影画像が表示される。
また、露光終了後、ボディーマイコン10により、シャッターユニット33が初期位置にリセットされる。また、ボディーマイコン10からレンズマイコン40へ絞り機構139aを開放位置にリセットするよう絞り駆動制御部42に命令が下され、レンズマイコン40から各ユニットへリセット命令が下される。リセット完了後、レンズマイコン40は、ボディーマイコン10にリセット完了を伝える。ボディーマイコン10は、レンズマイコン40からリセット完了情報を受信した後であって、かつ、露光後の一連の処理が完了した後に、シャッターボタン30が押されていないことを確認し、撮影シーケンスを終了する。
(5)動画撮影
デジタルカメラ1は、動画を撮影する機能も有している。動画撮影モードでは、一定の周期で撮像センサ11により画像データが生成され、生成される画像データを利用してコントラスト検出方式によるオートフォーカスが継続的に行われる(いわゆるウォブリング)。フォーカス駆動ユニット160が電磁力を利用しているため、ウォブリングが行われる際、比較的大きな駆動力を得ることができ、第2レンズ群支持ユニット120に対してフォーカスレンズ支持枠140を素早く駆動することができる。
動画撮影モードにおいて、シャッターボタン30が押される、あるいは動画撮影操作ボタン24が押されると、画像記録部18に動画が記録され、シャッターボタン30、あるいは動画撮影操作ボタン24が再度押されると、画像記録部18での動画の記録が停止する。
<デジタルカメラの特徴>
以上に説明したデジタルカメラ1の特徴を以下にまとめる。
(1)
図12に示すように、Z軸方向から見た場合に複数の第2カムピン126a〜126cとは異なる位置にフォーカス駆動ユニット160が配置されているため、第2カムピン126a〜126c周辺の空間を有効利用できる。
より詳細には、Z軸方向から見た場合に固定部121p〜121rとは異なる位置にフォーカス駆動ユニット160が配置されているため、第2カムピン126a〜126cおよび固定部121p〜121r周辺の空間を有効利用できる。
これらの構成により、フォーカス駆動ユニット160による交換レンズユニット2の大型化を抑制することができる。
特に、フォーカス駆動ユニット160の中で比較的大きな空間を必要とする第1マグネット125aおよび第2マグネット127aが、第2カムピン126a〜126cとは異なる円周方向位置に配置されている。さらに、第1マグネット125aおよび第2マグネット127aが、固定部121p〜121rとは異なる円周方向位置に配置されている。したがって、第2カムピン126a〜126c周辺の空間および固定部121p〜121r周辺の空間をより有効利用でき、交換レンズユニット2の大型化を抑制しやすくなる。
(2)
フォーカス駆動ユニット160がコイル142と第1マグネット125aと第2マグネット127aとを有しているため、コイル142の巻き数を増やすことにより大きな駆動力を得ることができ、フォーカスレンズ支持枠140の駆動速度を容易に高めることができる。このような構成を採用することで、静止画撮影や動画撮影でのフォーカシングの速度を高めることができる。
また、コイル142、第1マグネット125aおよび第2マグネット127aにより駆動力を非接触でフォーカスレンズ支持枠140に伝達できるため、ギヤなどの接触部分が必要となるステッピングモータやDCモータに比べて、駆動時の騒音を小さく抑えることができる。これにより、音声を記録する動画撮影に適した比較的小型のレンズ鏡筒を実現できる。
(3)
図12に示すように、Z軸方向から見た場合にフォーカスレンズL5を取り囲むようにコイル142が配置されており、さらにコイル142が6つ以上の頂点を有する多角形状を有しているため、光軸AZを中心として比較的円形に近い形状をコイル142が有していることになる。これにより、概ね円筒形状の第2ホルダー121に対してコイル142を効率よく配置することができる。
また、コイル142を上記のように配置することで、フォーカスレンズL5およびフォーカスレンズ支持枠140を有する移動体の重心がコイル142によりフォーカスレンズL5の中心から大きくずれるのを抑制でき、フォーカスレンズL5の駆動が安定しやすくなる。
(4)
図7に示すように、第4レンズL4の外周側の空間をコイル142が移動可能であるため、第4レンズL4の外周側の空間を有効利用できる。これにより、フォーカス駆動ユニット160の駆動力を大きく保ちつつ、交換レンズユニット2をZ軸方向に小型化することができる。
(5)
図12に示すように、第1マグネット125aおよび第2マグネット127aが光軸AZを中心とする仮想円Rに沿うように配置されている。より詳細には、Z軸方向から見た場合に第1中心線125dと第2中心線127dとのなす角度αが鈍角となるように第1マグネット125aおよび第2マグネット127aが配置されている。このため、これにより、光軸AZ周りに効率よくフォーカス駆動ユニット160を配置することができ、交換レンズユニット2の大型化を抑制することができる。
(6)
図12に示すように、第1マグネット125aおよび第2マグネット127aが第2カムピン126aの中心軸C1に対して線対称に配置されているため、第2カムピン126a〜126c周辺に第1マグネット125aおよび第2マグネット127aを効率よく配置することができる。
(7)
図12に示すように、Z軸方向から見た場合にセンサマグネット143に対して対称に第1マグネット125aおよび第2マグネット127aが配置されているため、第1マグネット125aおよび第2マグネット127aにより発生する磁界がMRセンサ129の精度に及ぼす影響が相殺され、交換レンズユニット2の大型化を抑制しつつ、さらにMRセンサ129の検出精度を高めることができる。
(8)
図12に示すように、第1領域Q1に第1マグネット125aが配置されており、第2領域Q2に第2マグネット127aが配置されているため、第1マグネット125aおよび第2マグネット127aを第2カムピン126a周辺に効率よく配置することができる。
(9)
このように、デジタルカメラ1は交換レンズユニット2を備えているため、大型化を抑制することができる。
(10)
また、図13に示すように、第7レンズL7および第9レンズL9の間に補正レンズL8が配置されているため、第7レンズL7および第9レンズL9の間の空間を比較的大きく確保する必要がある。
しかし、上記の構成のように、一体で移動するレンズ同士の間に空間を確保すると、これらのレンズ同士の間で位置ずれが発生しやすくなり、レンズ同士の光軸を所定の精度で合わせることが困難となる。
そこで、前述のデジタルカメラ1では、第1位置決め部131gと第2位置決め部132gとにより前側支持枠本体131cに対する後側支持枠本体132cの半径方向(光軸AZに直交する方向、第2方向の一例)の位置決めを行っている。このような構成により、第7レンズL7および第9レンズL9の間に空間Sを確保しつつ、前側支持枠131および後側支持枠132の位置決めを容易に行うことができ、第7レンズL7の光軸に対して第9レンズL9の光軸を精度よく合わせることができる。
また、前側支持枠131に固定された第6レンズL6および第7レンズL7の光軸に対して、後側支持枠132に固定された第9レンズL9および第10レンズL10の光軸を精度よく合わせることができる。これにより、光学系Lの光学的な精度を確保あるいは高めることができる。
また、第1位置決め部131gは、前側支持枠本体131cの外周部から第1方向に突出した前側突出部131aと、前側突出部131aから第1方向に突出した前側当接部131bと、を有している。第2位置決め部132gは、後側支持枠本体132cの外周部から第1方向の前側支持枠131側に延びた後側突出部132aと、後側突出部132aから第1方向の前側支持枠131側に突出し前側当接部131bと半径方向に光軸AZを中心とした円周上で当接する後側当接部132bと、を有している。このため、簡素な構成により前側支持枠131および後側支持枠132の位置決めを容易に行うことができる。
(11)
図13に示すように、第1位置決め部131gが前側支持枠本体131cの外周部から突出しており、第2位置決め部132gが後側支持枠本体132cの外周部から突出しているため、前側支持枠本体131cおよび後側支持枠本体132cの間には空間Sが形成される。この空間Sに他の光学素子(本実施形態では、振れ補正ユニット150および補正レンズL8)を配置するができるため、設計の自由度が高まる。
(12)
前側突出部131aおよび後側突出部132aが概ね環状であるため、第1位置決め部および第2位置決め部の強度を高めることができ、前側支持枠131および後側支持枠132により形成される第3レンズ群支持ユニット130全体の強度を高めることができる。
(13)
第1外周面131kが後側当接部132bの外周面132m(より詳細には、後側突出部132aの第2外周面132k)と同じ半径方向位置に配置されているため、第3レンズ群支持ユニット130の外形が必要以上に大きくなるのを防止できる。
<他の実施形態>
本発明の実施形態は、前述の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の修正および変更が可能である。また、前述の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
(1)
前述の実施形態では、デジタルカメラは静止画および動画の撮影が可能であるが、静止画撮影のみ、あるいは、動画撮影のみ可能であってもよい。
(2)
前述の実施形態においては、デジタルカメラは、例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話およびカメラ付きPDAであってもよい。
(3)
前述のデジタルカメラ1はクイックリターンミラーを有していないが、従来の一眼レフカメラのようにデジタルカメラ1にクイックリターンミラーが搭載されていてもよい。
(4)
光学系Lの構成は前述の実施形態に限定されない。例えば、フォーカスレンズL5が複数のレンズから構成されていてもよいし、第1レンズ群G1が単一のレンズから構成されていてもよい。
また、第2レンズ群支持ユニット120に第2レンズ群G2(第3レンズL3および第4レンズL4)が搭載されているが、第2レンズ群支持ユニット120にレンズが搭載されていなくてもよい。
(5)
前述の実施形態では、シャッターユニット33を動作させることにより撮像センサ11への露光時間を制御しているが、電子シャッターにより撮像センサ11の露光時間を制御してもよい。
(6)
前述の実施形態では、レンズマイコン40により電子トラッキングが行われるが、ボディーマイコン10からレンズマイコン40に命令が送信され、その命令に基づいて電子トラッキングの制御が行われてもよい。
(7)
前述の実施形態では、フォーカス駆動ユニット160を、コイル142、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127により構成される電磁アクチュエータを例に説明しているが、フォーカス駆動ユニット160がモータなどの他のアクチュエータであってもよい。
(8)
前述の実施形態では、第1マグネット125aの第1中心線125dと第2マグネット127aの第2中心線127dとのなす角度が鈍角であるが、この角度が鋭角であっても、同様の効果が得られる。
ここで、「鋭角」とは、0度より大きく90度より小さい角を意味している。
(9)
前述の実施形態では、コイル142が6角形状を有しているが、コイル142は5つ以上の頂点を有する多角形状であればよい。
(10)
前述の実施形態では、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127は矩形の部材であり、第1基準面P1および第2基準面P2は平面である。しかし、第1磁界発生部125および第2磁界発生部127が仮想円Rに沿った円弧状の部材であってもよい。この場合、第1基準面P1が光軸AZを中心とする曲面となるため、第1基準面P1の中心を通り、かつ、中心付近の第1基準面P1と直交する仮想線が第1中心線125dとなる。また、第2基準面P2が光軸AZを中心とする曲面となるため、第2基準面P2の中心を通り、かつ、中心付近の第2基準面P2と直交する仮想線が第2中心線127dとなる。
(11)
前側突出部131aおよび後側突出部132aには、切欠き131pおよび132pが形成されているため、前側突出部131aおよび後側突出部132aは完全に環状ではないが、前側突出部131aおよび後側突出部132aが完全に環状の部分であってもよい。この場合、第3レンズ群支持ユニット130全体の強度をさらに高めることができる。
また、切欠き131pおよび132pがさらに広い範囲で形成されていても、前側突出部131aおよび後側突出部132aが円周方向の半分以上の領域で形成されていれば、第3レンズ群支持ユニット130全体の強度を高めることができる。
さらに、複数の前側当接部131bは環状に一体形成されていてもよい。また、複数の後側当接部132bは環状に一体形成されていてもよい。
(12)
前側支持枠131の第1外周面131kが後側当接部132bの外周面132mと同じ半径方向位置に配置されているが、第1外周面131kが外周面132mと概ね同じ半径方向位置に配置されていればよい。ここで、「第1外周面131kが外周面132mと概ね同じ半径方向位置に配置されている」とは、第3レンズ群支持ユニット130の大型化を抑制できる範囲内で、第1外周面131kが外周面132mと半径方向にずれている場合も含んでいる。
<付記>
以上に説明したレンズ鏡筒は以下の特徴も含んでいる。
(付記1)
付記1に係るレンズ鏡筒は、第1光学素子と、第2光学素子と、第1支持部材と、第2支持部材と、を備えている。第2光学素子は、第1光学素子の光軸に平行な第1方向に第1光学素子と間隔を空けて配置されている。第1支持部材は、第1光学素子を支持する部材であって、第1光学素子が固定された第1本体部と、第1本体部の外周部から第1方向に延びた第1位置決め部と、を有している。第2支持部材は、第2光学素子を支持する部材であって、第2光学素子が固定され第1本体部と第1方向に間隔を空けて配置された第2本体部と、第2本体部の外周部から第1方向に延び第1位置決め部とともに第1本体部に対する第2本体部の光軸に直交する第2方向の位置決めを行う第2位置決め部と、を有している。
(付記2)
付記2に係るレンズ鏡筒は、付記1に係るレンズ鏡筒において、第3光学素子と、第3支持部材と、を備えている。第3光学素子は第1光学素子および第2光学素子の間に配置されている。第3支持部材は、第1本体部および第2本体部の間に配置され、第1光学素子および第2光学素子に対して第3光学素子を第2方向に移動可能に支持している。
(付記3)
付記3に係るレンズ鏡筒は、付記2に係るレンズ鏡筒であって、第1位置決め部は、第1本体部の外周部から第1方向に突出した第1突出部と、第1突出部から第1方向に突出した第1当接部と、を有している。第2位置決め部は、第2本体部の外周部から第1方向の第1支持部材側に延びた第2突出部と、第2突出部から第1方向の第1支持部材側に突出し第1当接部と第2方向に当接する第2当接部と、を有している。
(付記4)
付記4に係るレンズ鏡筒は、付記3に係るレンズ鏡筒において、第3支持部材は、第1当接部および第2当接部の内周側に配置されている。
(付記5)
付記5に係るレンズ鏡筒は、付記3または4に係るレンズ鏡筒において、第1突出部は、概ね環状であり、第2突出部は、概ね環状である。
ここで、「概ね環状」には、一部に切欠きなどの途切れている部分がある形状も含まれる。
(付記6)
付記6に係るレンズ鏡筒は、付記3から5のいずれかに係るレンズ鏡筒において、第1突出部は、第1外周面を有しており、第2突出部は、第2外周面を有している。第1当接部は、第1外周面よりも内周側に配置された第1当接面を有している。第2当接部は、第1当接面と第2方向に当接する第2当接面を有しており、第1当接部の外周側に配置されている。
(付記7)
付記7に係るレンズ鏡筒は、付記6に係るレンズ鏡筒において、第1外周面は、第2当接部の外周面よりも第2方向の外側または第2当接部の外周面と同じ位置に配置されている。
以上に説明したレンズ鏡筒は、小型の装置が好まれるデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、交換レンズ式デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話およびカメラ付きPDAなどの分野に好適である。
1 デジタルカメラ(撮像装置の一例)
2 交換レンズユニット(レンズ鏡筒の一例)
3 カメラ本体
3a 筐体
4 ボディーマウント
10 ボディーマイコン
11 撮像センサ(撮像素子の一例)
12 撮像センサ駆動制御部
20 表示部
21 画像表示制御部
40 レンズマイコン
110 第1レンズ群支持ユニット
120 第2レンズ群支持ユニット(第2支持枠の一例)
124 フォトセンサ
125 第1磁界発生部
125d 第1中心線
126a 第2カムピン(カムフォロアの一例、第1カムフォロアの一例)
126b 第2カムピン(カムフォロアの一例、第2カムフォロアの一例)
126c 第2カムピン(カムフォロアの一例、第3カムフォロアの一例)
127 第2磁界発生部
127d 第2中心線
129 MRセンサ(位置センサの一例)
130 第3レンズ群支持ユニット
140 フォーカスレンズ支持枠(第1支持枠の一例)
142 コイル
143 センサマグネット
150 振れ補正ユニット
160 フォーカス駆動ユニット(駆動ユニットの一例)
C1〜C3 中心軸
L 光学系
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
L4 第4レンズ(第2レンズ素子の一例)
L5 フォーカスレンズ(第1レンズ素子の一例)
P1 第1基準面(第1面の一例)
P2 第2基準面(第2面の一例)
Q1 第1領域
Q2 第2領域
Q3 第3領域
R 仮想円

Claims (11)

  1. 第1レンズ素子と、
    前記第1レンズ素子を支持する第1支持枠と、
    前記第1レンズ素子の光軸周りに間隔を空けて配置された複数のカムフォロアを有し、前記第1支持枠を前記光軸と平行な第1方向に移動可能に支持する第2支持枠と、
    前記第2支持枠に対して前記第1支持枠を前記第1方向に駆動するためのユニットであって、前記第1方向から見た場合に前記カムフォロアとは異なる位置に配置された駆動ユニットと
    前記第2支持枠に支持された第2レンズ素子と、
    備え
    前記駆動ユニットは、電流を流すためのコイルと、前記コイルと対向するように配置された第1磁石と、を有し、
    前記第1磁石は、前記第2支持枠に支持されており、
    前記コイルは、前記第1支持枠に支持されており、前記第1レンズ素子の外周側の空間を移動可能である、レンズ鏡筒。
  2. 前記第2支持枠は、前記カムフォロアが固定された複数の固定部を有しており、
    前記駆動ユニットは、前記第1方向から見た場合に前記固定部とは異なる位置に配置されている、
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  3. 前記第1磁石は、前記第1方向から見た場合に前記カムフォロアとは異なる円周方向位置に配置されている、
    請求項1又は請求項2に記載のレンズ鏡筒。
  4. 前記コイルは、前記第1方向から見た場合に前記第1レンズ素子を取り囲むように配置されており、5つ以上の頂点を有する多角形状を有している、
    請求項1から3のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  5. 前記駆動ユニットは、前記コイルと対向するように配置された第2磁石をさらに有しており、
    前記第2磁石は、前記第1方向から見た場合に前記カムフォロアおよび前記第1磁石とは異なる円周方向位置に配置されている、
    請求項からのいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  6. 前記第1磁石および前記第2磁石は、前記光軸を中心とする仮想円に沿うように配置されている、
    請求項に記載のレンズ鏡筒。
  7. 前記第1磁石は、前記コイルに対向するように配置された第1面を有しており、
    前記第2磁石は、前記コイルに対向するように配置された第2面を有しており、前記第1方向から見た場合に前記第1面に直交する第1中心線と前記第2面に直交する第2中心線とのなす角度が鋭角または鈍角となるように配置されている、
    請求項またはに記載のレンズ鏡筒。
  8. 前記第1磁石および前記第2磁石は、前記複数のカムフォロアのうち1つのカムフォロアの中心軸に対して線対称に配置されている、
    請求項からのいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  9. 前記第1支持枠に固定されたセンサマグネットと、
    前記センサマグネットと対向するように前記第2支持枠に支持され、前記第2支持枠に対する前記第1支持枠の位置を、前記センサマグネットを利用して検出する位置センサと、をさらに備え、
    前記第1磁石および前記第2磁石は、前記第1方向から見た場合に前記センサマグネットに対して対称に配置されている、
    請求項からのいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  10. 前記第2支持枠は、前記複数のカムフォロアとして、前記光軸周りに概ね等ピッチで配置された第1カムフォロア、第2カムフォロアおよび第3カムフォロアを有しており、
    前記第1磁石は、前記第1カムフォロアおよび前記第2カムフォロアの円周方向間に形成された第1領域に配置されており、
    前記第2磁石は、前記第1カムフォロアおよび前記第3カムフォロアの円周方向間に形成された第2領域に配置されている、
    請求項からのいずれかに記載のレンズ鏡筒。
  11. 請求項1から10のいずれかに記載のレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒を通った光を電気信号に変換する撮像素子と、
    を備えた撮像装置。

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