JP5884061B2 - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents
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Description
これらのアクチュエータは、ギヤなどの部材を介して回転力を、レンズ鏡筒に搭載された支持枠に伝達する。これにより、支持枠を回転させることができ、その回転を利用して他の枠を回転させたり光軸方向に移動させたりすることができる。
ここに開示される技術は、小型化が可能なレンズ鏡筒および撮像装置を提供することを目的とする。
このように、このレンズ鏡筒であれば小型化を図ることができる。
また、このレンズ鏡筒を備えた撮像装置でも、同様に小型化が可能となる。
<デジタルカメラの概要>
図1〜図3(B)を用いてデジタルカメラ1について説明する。図1に示すように、デジタルカメラ1(撮像装置の一例)は、レンズ交換式のデジタルカメラであり、主に、カメラ本体3(カメラ本体の一例)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に取り外し可能に装着されている。
<交換レンズユニットの概略構成>
図1および図4〜図7を用いて交換レンズユニット2の概略構成を説明する。図1に示すように、交換レンズユニット2は、光学系Oと、光学系O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74と、レンズコントローラ40と、を有している。以下、それぞれについて説明する。
光学系Oは、被写体の光学像を形成するためのレンズ系である。具体的には図6および図7に示すように、光学系Oは、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3および第4レンズ群G4を有している。光学系Oは、これらのレンズ群により定義される光軸AXを有している。以下、光軸AXに平行な方向を光軸方向と称する。
レンズ支持機構71は、第1レンズ群G1〜第4レンズ群G4を支持するための機構であり、図5に示すように、レンズ筐体2aと、カム枠80と、第1レンズ支持枠51と、第2レンズ支持枠69と、第3レンズ支持枠55と、レンズ側接点ユニット91と、電気基板92と、操作レバーユニット88と、絞りユニット62と、を有している。
レンズ筐体2a(第1枠の一例)は、交換レンズユニット2の外装の一部を構成しており、ベース部材93(ベース部材の一例)と、固定枠50(外側枠の一例)と、を有している。
ベース部材93は、レンズマウント95と、遮光枠96と、第4レンズ支持枠56と、を有している。ベース部材93は固定枠50の端部に固定されている。
レンズマウント95の外周部には、固定枠50が3本のビス50fにより固定されている。固定枠50はカム枠80を回転可能に支持する概ね筒状の部材である。図8(A)に示すように、固定枠50は、内周面に形成された複数の直進溝50aを有している。直進溝50aは、光軸方向に延びており、第1レンズ支持枠51の直進突起51b(後述)を光軸方向に案内する。直進溝50aにより直進突起51bが光軸方向に案内されるので、第1レンズ支持枠51は固定枠50に対して回転することなく光軸方向に移動可能となっている。
また、固定枠50は、3つのビス50fによりベース部材93のレンズマウント95に固定されている。ここでは、固定枠50がビス50fによりベース部材93に固定されている部分を固定部50eと称する。3箇所の固定部50eは円周方向に等間隔で配置されている。また、3つの固定部50eは、3本の案内カム溝50bの円周方向間にそれぞれ配置されており、案内カム溝50bとは干渉していない。3本の案内カム溝50bが3つの固定部50eの円周方向間にそれぞれ配置されている、ということもできる。
(2−2)レンズ側接点ユニット91
レンズ側接点ユニット91(電気接点部の一例)は、レンズ筐体2aに固定されており、ボディーマウント4を介してカメラ本体3(外部機器の一例)と電気的に接続可能となっている。図18(A)および図18(B)に示すように、本実施形態では、レンズ側接点ユニット91はレンズマウント95に固定されている。レンズ側接点ユニット91は光軸AXを中心に円弧状に延びている。レンズ側接点ユニット91は円弧状に並んで配置された複数の接点を有している。レンズ側接点ユニット91は電気基板92と電気的に接続されている。
電気基板92(電気基板の一例)は、レンズ筐体2aに固定されており、レンズ側接点ユニット91と電気的に接続されている。本実施形態では、図18(B)および図18(C)に示すように、電気基板92は第4レンズ支持枠56に固定されている。電気基板92には、レンズコントローラ40、フォーカス駆動制御部41および補正コントローラ48が電子部品として実装されている。図6および図12に示すように、電気基板92は、光軸方向から見た場合にカム枠80の内周側に配置されている。図6(A)に示されている格納状態では、カム枠80は、光軸方向に対して垂直な方向から見た場合に電気基板92と重複する位置までベース部材93に近づけられる。これにより、カム枠80をよりベース部材93に近づけることができ、交換レンズユニット2の小型化が可能となる。
カム枠80はレンズ筐体2aにより回転可能に支持されている。より詳細には、カム枠80は、固定枠50により光軸AX回りに回転可能に支持されており、固定枠50の内周側を回転しながら光軸方向に移動したり、あるいは、固定枠50の内周側で光軸方向に移動せずに回転したりする。カム枠80はズーム駆動ユニット45により回転駆動される。
ギヤ部82は光軸方向において本体部81の概ね中間位置に配置されている。カム枠80がベース部材93に最も近づいている状態で、ギヤ部82とベース部材93との間には、光軸方向において収容空間S(収容空間の一例)が確保されている(例えば、図6(A)および図7(A)参照)。
内周カム溝83aは、第2レンズ支持枠69を光軸方向に案内するために設けられており、本体部81の内周面に配置されている。3本の内周カム溝83aには、移動枠53の3つのカムフォロア53e、53fおよび53gがそれぞれ挿入されている。ギヤ部82は内周カム溝83aを避けるように配置されている。ギヤ部82の第2ギヤ部82bは、内周カム溝83aの傾斜部分に近接しており、この傾斜部分に概ね沿って配置されている。ギヤ部82(より詳細には、第1ギヤ部82a)の像面側(ベース部材93側)には、内周カム溝83a(第1カム溝の一例)の一部が配置されている。
ここで、ギヤ部82の半径方向の寸法について説明しておく。図9(A)に示すように、ギヤ部82は、本体部81の内周面から半径方向内側に突出している。このため、内周カム溝83aの底面の内径R1はギヤ部82の谷径R2よりも大きい。また、ギヤ部82の谷径R2は本体部81の内径R3よりも小さい。したがって、例えば、ギヤ部82と内周カム溝83aとが重なり合っていても、内周カム溝83aの機能が重なり合っている部分で失われるのを防止できる。また、ギヤ部82の外周側を外周カム溝83bが通っていても、カム枠80の強度の低下を抑制できる。図9(B)に示すように、谷径R2は、外周カム溝83bの底面の内径R4よりも小さい。
ズーム駆動ユニット45(駆動アクチュエータの一例)は、光学系Oの焦点距離を調整するために設けられている。ズーム駆動ユニット45は、レンズ筐体2a(より詳細には、第4レンズ支持枠56)に装着されており、カム枠80をレンズ筐体2aに対して回転駆動する。ズーム駆動ユニット45は、ズームモータ87と、伝達機構84と、を有している。
ズームモータ87はレンズ筐体2a(より詳細には、第4レンズ支持枠56)に装着されている。ズームモータ87の長手方向Lは、光軸方向とは異なる方向を向いている。ズームモータ87の長手方向Lとは、ズームモータ87を直方体と見立てた場合に、その直方体の最も長い辺に平行な方向を意味している。ズームモータ87は細長いズーム駆動シャフト87aを有しているので、ズームモータ87の長手方向Lはズーム駆動シャフト87aの回転軸E1に平行である。ズームモータ87の長手方向Lが回転軸E1に平行であるので、長手方向Lと同様に、ズーム駆動シャフト87aの回転軸E1も光軸方向とは異なる方向を向いている。本実施形態では、図12(B)に示すように、長手方向Lおよびズーム駆動シャフト87aの回転軸E1は、光軸方向に垂直な面に概ね平行に配置されている。
伝達機構84は、ズーム駆動シャフト87aの回転を減速してカム枠80のギヤ部82に伝達する。具体的には図12(B)に示すように、伝達機構84は、ギヤ部82と噛み合う第1伝達ギヤ85(第1伝達ギヤ部材の一例、駆動ギヤ部材の一例)と、第1伝達ギヤ85と噛み合い駆動力をズーム駆動シャフト87aから第1伝達ギヤ85へ伝達する第2伝達ギヤ86(第2伝達ギヤ部材の一例)と、を有している。
ズーム駆動シャフト87aは駆動力を出力する出力ギヤ87b(出力ギヤの一例)を有している。第2伝達ギヤ86は、出力ギヤ87bと噛み合う第1中間ギヤ86aと、第1伝達ギヤ85と噛み合うウォームギヤを含む第2中間ギヤ86bと、を有している。例えば、第1中間ギヤ86aは平歯車である。図12(A)に示すように、第4レンズ支持枠56には第2支持カバー65が固定されている。第2伝達ギヤ86は第2支持カバー65により覆われている。第2伝達ギヤ86は第4レンズ支持枠56および第2支持カバー65により回転可能に支持されている。
第1レンズ支持枠51には第1レンズ群G1が固定されている。第1レンズ支持枠51は、レンズ筐体2aの固定枠50により光軸方向に移動可能に支持されており、固定枠50により回転が規制されている。また、固定枠50に対してカム枠80が回転すると、第1レンズ支持枠51はカム枠80により光軸方向に駆動される。
3つの内周カムフォロア51dは3本の外周カム溝83bにそれぞれ挿入されている。直進溝50aにより直進突起51bが光軸方向に案内されるので、第1レンズ支持枠51は固定枠50に対して回転することなく光軸方向に移動可能となっている。また、カム枠80が固定枠50に対して回転すると、外周カム溝83bにより内周カムフォロア51dが案内されるので、第1レンズ支持枠51は外周カム溝83bの形状に応じて固定枠50に対して光軸方向に移動する。
(2−7)第2レンズ支持枠69
第2レンズ支持枠69は、第2レンズ群G2を支持しており、カム枠80によりレンズ筐体2aに対して光軸方向に案内される。具体的には図5に示すように、第2レンズ支持枠69は、前側レンズ枠52と、絞りユニット62と、移動枠53と、補正レンズ枠54と、補正駆動ユニット46と、を有している。前側レンズ枠52、絞りユニット62、移動枠53、補正レンズ枠54および補正駆動ユニット46は、光軸方向に一体となって移動可能に配置されている。
収容部53cは、一方の端部が閉じられた円筒であり、移動枠本体53aから被写体側に突出している。収容部53cには、フォーカス副軸59の端部59aが光軸方向に挿入可能となっている。移動枠本体53aが第3レンズ支持枠55に近づいた際に、収容部53cはフォーカス副軸59の端部が収容部53cに挿入される。これにより、移動枠53がフォーカス副軸59に干渉するのを防止でき、第3レンズ支持枠55および移動枠53の可動範囲をともに広く確保することができる。
移動枠53には回転支持シャフト49a、第1スライドポール43aおよび第2スライドポール43bが固定されている。補正レンズ枠54は第1スライドポール43aおよび第2スライドポール43bにより移動枠53に対してピッチ方向に移動可能に支持されている。また、補正レンズ枠54は第1スライドポール43aおよび第2スライドポール43bにより移動枠53に対する光軸方向への移動が規制されている。さらに、補正レンズ枠54は、回転支持シャフト49aによりヨー方向に移動可能に案内され、さらに、回転支持シャフト49aを中心に回転する。これにより、第7レンズL7を光軸AXに垂直な面に沿って移動させることができる。
ここで、補正レンズ枠54の組み立て方法について説明する。まず移動枠53に回転支持シャフト49a、第1スライドポール43aおよび第2スライドポール43bを固定する。補正レンズ枠54には、3つの支持溝(図示せず)が形成されている。2つの支持溝に第1スライドポール43aが嵌まり込むように、残り1つの支持溝に第2スライドポール43bが嵌まり込むように、補正レンズ枠54が移動枠53に組み付けられる。このとき、回転支持シャフト49aが補正レンズ枠54の回転支持溝(図示せず)に嵌め込まれる。これにより、補正レンズ枠54は光軸方向に垂直な面に沿って移動可能に移動枠53により支持される。このとき、移動枠53に対する補正レンズ枠54の光軸方向の移動は規制される。
移動枠53には補正レンズ枠54は補正駆動ユニット46により光軸AXに垂直な面に沿った2方向に駆動される。補正駆動ユニット46は、第1マグネット54aと、第2マグネット54bと、第1ヨーク44aと、第2ヨーク44bと、第1コイル46aと、第2コイル46bと、を有している。図12(A)に示すように、第1マグネット54aおよび第2マグネット54bは補正レンズ枠54の被写体側に固定されている。また、第1ヨーク44aは、第1マグネット54aの第1コイル46aと反対側(被写体側)の面に取り付けられている。第2ヨーク44bは、第2マグネット54bの第2コイル46bと反対側(被写体側)の面に取り付けられている。一方、第1コイル46aおよび第2コイル46bは移動枠53の像面側に固定されている。第1マグネット54aは第1ヨーク44aおよび第1コイル46aとともに電磁アクチュエータを構成している。第2マグネット54bは第1ヨーク44aおよび第2コイル46bとともに電磁アクチュエータを構成している。これら電磁アクチュエータの電磁力により、補正レンズ枠54は移動枠53に対して光軸AXに垂直な面に沿って駆動される。
図16(A)〜図16(C)に示すように、第2レンズ支持枠69がベース部材93に最も近づいた際、例えば図16(C)に示すように、ズームモータ87は移動枠53内に収容される。このとき、カムフォロア53e(第1カムフォロアの一例)は光軸方向から見た場合にズームモータ87の外周側に配置されている。
(2−8)第3レンズ支持枠55
第3レンズ支持枠55には第3レンズ群G3(第8レンズL8)が固定されている。第3レンズ支持枠55はレンズ筐体2aに対して光軸方向に移動可能に配置されている。第3レンズ支持枠55はレンズ筐体2aにより光軸方向に移動可能に支持されている。具体的には、第3レンズ支持枠55は、軸受部55aと、回転規制アーム55bと、ラック55cと、を有している。
ラック55cはフォーカスモータ64のフォーカス駆動シャフト64aのリードスクリューと螺合している。フォーカス駆動シャフト64aが回転すると、ラック55cがリードスクリューにより光軸方向に案内され、第3レンズ支持枠55が第4レンズ支持枠56に対して光軸方向に移動する。
フォーカスモータ64は、駆動力を出力するフォーカス駆動シャフト64a(回転シャフトの一例)を有しており、第3レンズ支持枠55を光軸方向に駆動する。フォーカス駆動シャフト64aの回転軸E4は、光軸方向に概ね平行である。フォーカス駆動シャフト64aは、第3レンズ支持枠55のラック55cに螺合するリードスクリューを有している。フォーカス駆動シャフト64aが回転すると、リードスクリューによりラック55cが光軸方向に駆動される。このように、第3レンズ支持枠55の光軸方向への駆動が行われる。
操作レバーユニット88は、ズームレバー89と、支持台88aと、ズームレバー検出部90(図1参照)と、フォーカスレバー98と、フォーカスレバー検出部99と、を有している。
ズームレバー89は、光学系Oの焦点距離を調節するために設けられており、固定枠50の外周部に配置されている。ズームレバー89はレンズ筐体2aに対して円周方向に回転可能に設けられている。具体的には、ズームレバー89は支持台88aを介して固定枠50により円周方向に移動可能に支持されている。ズームレバー89はワイド側およびテレ側の2方向に移動可能となっている。
フォーカスレバー検出部99は、フォーカスレバー98のポジションを検出するために設けられており、レンズコントローラ40に電気的に接続されている。フォーカスレバー検出部99の検出結果に基づいてレンズコントローラ40はフォーカスレバー98が操作された方向を認識することができる。
図1に示すように、絞り調節ユニット73は、前述の絞りユニット62と、絞りユニット62の絞り駆動モータ62a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62aは、例えばステッピングモータである。絞り駆動制御部42はレンズコントローラ40からの指令に基づいて絞り駆動モータ62aに駆動パルスを送信する。これにより、光学系Oの絞り値を任意の値に調整することができる。
図1に示すように、フォーカス調節ユニット72は、フォーカスモータ64と、フォーカス駆動制御部41と、フォトセンサ67と、を有している。前述のように、フォーカスモータ64は、第4レンズ支持枠56に固定されており、第3レンズ支持枠55を光軸方向に駆動する。本実施形態では、フォーカスモータ64はステッピングモータである。
第3レンズ支持枠55が原点位置に配置されているか否かを検出することができる。フォーカス原点被検出部52fの有無を検出できる。つまり、フォトセンサ67により、第4レンズ支持枠56、つまりはレンズマウント95に対するフォーカス可動ユニット94の原点位置を検出することが可能となる。なお、フォトセンサ67は、他の種類のセンサであってもよく、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。
図1に示すように、振れ補正ユニット74は、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ためのユニットであり、補正駆動ユニット46と、第1位置検出センサ47aと、第2位置検出センサ47bと、補正コントローラ48と、を有している。
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、撮像センサ11に対する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AXに垂直な面に沿って駆動するセンサシフト方式を適用してもよい。
図1に示すように、レンズコントローラ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により実行されることで、様々な機能を実現し得る。例えば、レンズコントローラ40は、フォトセンサ67の検出結果に基づいて第3レンズ支持枠55が原点位置にあることを認識することができる。
レンズコントローラ40はカウンタ40bをさらに有している。カウンタ40bはフォーカスモータ64の駆動パルス数をカウントする。第3レンズ支持枠55が原点位置にある状態からフォーカスモータ64の駆動パルス数をカウントすることで、レンズコントローラ40は第3レンズ群G3の光軸方向の位置を把握することができる。
ここで、図20を用いて、交換レンズユニット2の構成部材の平面的な位置関係について、より詳細に説明する。
図20に示すように、交換レンズユニット2に含まれるいくつかの構成部材は、光軸方向から見た場合に平面的に分散して配置されている。
レンズ側接点ユニット91は、光軸方向から見た場合に、ズームモータ87、伝達機構84、フォーカスモータ64、フォーカス主軸58、フォーカス副軸59および規制軸49bと重ならない位置に配置されている。逆に言えば、光軸方向から見た場合に、レンズ側接点ユニット91の少なくとも一部は、電気基板92、絞り駆動モータ62aおよび補正駆動ユニット46と重なっている。
規制軸49bは、光軸方向から見た場合に、ズームモータ87、伝達機構84、フォーカスモータ64、レンズ側接点ユニット91、絞り駆動モータ62a、補正駆動ユニット46、フォーカス主軸58およびフォーカス副軸59と重ならない位置に配置されている。逆に言えば、光軸方向から見た場合に、規制軸49bは電気基板92と重なっている。
また、絞り駆動モータ62aは、光軸方向から見た場合に補正駆動ユニット46(後述)と重ならない位置に配置されている。したがって、補正駆動ユニット46から漏洩する磁束が絞り駆動モータ62aに影響を及ぼすのを低減することができ、交換レンズユニット2の小型化を図りつつ絞りユニット62の動作を安定化させることができる。
<カメラ本体3>
図1〜図3(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3(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、ボディーコントローラ10と、バッテリー22と、を有している。カメラ本体3は、ボディーマウント4と撮像センサ11との間にクイックリターンミラーが搭載されていない。
筐体3aはカメラ本体3の外装部を構成している。図3(A)および図3(B)に示すように、筐体3aの前面にはボディーマウント4が設けられている。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、メニュー設定ボタン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。
ボディーマウント4に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。ボディーマウント4はレンズマウント95のバヨネット95aと係合するバヨネット(図示せず)を有している。また、ボディーマウント4はボディー側接点ユニット(図示せず)を有している。ボディーマウント4にレンズマウント95が装着されている状態では、ボディー側接点ユニットの各接点にレンズ側接点ユニット91の各接点が接触している。この状態では、ボディーマウント4およびレンズマウント95を介して、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、ボディーコントローラ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コントローラ40に送信する。
図3(A)および図3(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。例えば、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に用いられる。電源スイッチ25がONに切り替えられると、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。
メニュー設定ボタン28はデジタルカメラ1の各種動作を設定するために用いられる。設定ボタン29は各種メニューの実行を確定するために用いられる。
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、ボディーコントローラ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。
シャッター制御部31はボディーコントローラ10から送信される制御信号に基づいてシャッター駆動モータ32を制御する。例えば、シャッター駆動モータ32によりシャッターユニット33のチャージが行われる。
(5)ボディーコントローラ
ボディーコントローラ10はデジタルカメラ1の各部を制御する。具体的には、ボディーコントローラ10にはCPU(図示せず)、ROM(図示せず)およびRAM(図示せず)が搭載されている。ROMに格納されたプログラムがCPUにより実行されることで、ボディーコントローラ10は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーコントローラ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。
撮像センサ11から出力された画像データは、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データ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データ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、画像データを一旦記憶する。バッファメモリ16に記憶された画像データは、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に記憶された画像データは、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に送信された画像データのデータは、画像記録制御部19の命令に従って画像データに圧縮処理される。画像データは、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。画像データの圧縮方法として、例えば1フレームの画像データ毎に圧縮するJPEG(Joint Photographic Experts Group)方式が用いられる。その後、圧縮された画像データは、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、複数の画像データをそれぞれ1フレームの画像データ毎に圧縮するJPEG方式を用いることもでき、また、複数のフレームの画像データ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に記録された画像データ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、画像データのみを可視画像として表示する表示形態や、画像データ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。
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見ることができる。
バッテリー22は、カメラ本体3の各部に電力を供給し、さらにレンズマウント95を介して交換レンズユニット2に電力を供給する。本実施形態ではバッテリー22は充電池である。なお、バッテリー22は、乾電池でもよいし、電源コードにより外部から電力供給が行われる外部電源であってもよい。
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。
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。
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Oの絞り値が設定されるように、ボディーコントローラ10からレンズコントローラ40へ命令が送信される。そして、レンズコントローラ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ユニット62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。
また、露光終了後、ボディーコントローラ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、ボディーコントローラ10からレンズコントローラ40へ絞りユニット62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、レンズコントローラ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、レンズコントローラ40は、ボディーコントローラ10にリセット完了を伝える。ボディーコントローラ10は、レンズコントローラ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。
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。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。
ここで、交換レンズユニット2の動作について説明する。
(1)電源ON時
電源スイッチ25がONに切り替えられると、カメラ本体3および交換レンズユニット2の各部に電力が供給される。交換レンズユニット2に電力が供給されると、交換レンズユニット2が格納状態から撮影初期状態までズームモータ87により駆動される。具体的には、カム枠80が所定の角度だけ固定枠50に対して回転するように、レンズコントローラ40によりズームモータ87が制御される。
カム枠80が固定枠50に対して回転すると、案内カムフォロア83が案内カム溝50bにより案内される。この結果、カム枠80が固定枠50に対して回転しながら被写体側に移動する。
(2)ズーミング時
ズームレバー89を操作することで交換レンズユニット2の焦点距離を広角端から望遠端までの間で調節することができる。具体的には、ズームレバー89を望遠側に操作すると、ズームレバー検出部90によりズームレバー89の操作が検出され、ズームレバー検出部90の検出結果に基づいてレンズコントローラ40がズームモータ87を制御する。
こうして、ズームレバー89の操作時間に応じて、交換レンズユニット2の焦点距離が望遠側に変化する。
<交換レンズユニット2の特徴>
交換レンズユニット2の特徴を以下にまとめる。
このように、この交換レンズユニット2であれば、各部材を効率よく配置することができ、小型化を図ることができる。
また、カム枠80のギヤ部82は、移動枠53がカム枠80により光軸方向に案内される過程において切欠き53d内に進入する。したがって、移動枠53の一部が収容空間Sに入り込んでいても、移動枠53がカム枠80と干渉するのを防止でき、移動枠53の移動範囲を大きく確保することができる。
(4)図8(B)に示すように、カム枠80の内周カム溝83aの一部がギヤ部82とベース部材93との間に配置されている。したがって、ギヤ部82を光軸方向の中間位置に配置したことで生じるギヤ部82の像面側の空間を有効利用することができる。
(6)図8(A)に示すように、ベース部材93と固定枠50との固定部50eが案内カム溝50bの円周方向間に配置されているので、固定枠50の光軸方向の長さを短くすることができ、交換レンズユニット2の小型化が可能となる。
前述の第1実施形態では、ズームレバー89およびフォーカスレバー98を用いて焦点距離の変更およびピント合わせが行われている。しかし、焦点距離の変更はズームリングを用いて行われてもよいし、ピント合わせはフォーカスリングを用いて行われてもよい。以下、ズームリングを例に、第2実施形態に係る交換レンズユニット302について説明する。
図21に示す交換レンズユニット302は、ズームリングユニット388を備えている。ズームリングユニット388は、止めリング388a(規制部材の一例)と、ズームリング389(操作部材の一例)と、を有している。止めリング388aは、環状の部材であり、固定枠350の被写体側の端部に装着されている。止めリング388aは固定枠350のベース部材93と反対側に配置されている、ということもできる。ズームリング389は、環状の部材であり、固定枠350および止めリング388aの間に挟みこまれている。ズームリング389は、固定枠350および止めリング388aにより、回転可能に支持されており、固定枠350に対する光軸方向の移動が規制されている。
なお、ズームリング389は止めリング388aおよび固定枠350のうち少なくとも一方により回転可能に支持されていればよい。
[他の実施形態]
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形および修正が可能である。
(1)前述の実施形態では、デジタルカメラ1を例に撮像装置について説明しているが、撮像装置はデジタルカメラ1に限定されない。例えば、デジタルカメラ1は静止画撮影および動画撮影を行えるが、撮像装置は、静止画撮影のみを行う装置であってもよいし、動画撮影のみを行う装置であってもよい。
(3)前述の実施形態では、ズームモータ87を例に第1アクチュエータについて説明しているが、第1アクチュエータはズームモータ87に限定されない。例えば、第1アクチュエータはズーム調節に用いられるモータ以外のモータであってもよい。また、第1アクチュエータは、直流モータに限定されず、他のタイプのモータ(例えば、ステッピングモータ)であってもよい。
また、第2伝達ギヤ86を例に第2伝達ギヤ部材について説明しているが、第2伝達ギヤ部材は第2伝達ギヤ86に限定されない。例えば、第2伝達ギヤ86の回転軸E3が光軸方向に平行に配置されていても、レンズ鏡筒の小型化は可能である。
また、ズームモータ87の出力ギヤ87bがベース部材93と第2伝達ギヤ86の第1中間ギヤ86aとの間に配置されているが、ズームモータ87および第2伝達ギヤ86の配置はこのような配置に限定されない。
(7)前述の実施形態では、ベース部材93を例に第1枠について説明しているが、第1枠はベース部材93に限定されない。例えば、第1枠は単一の部材から構成されていてもよい。
(8)前述の実施形態では、伝達機構84がズーム駆動シャフト87aの回転を減速してカム枠80のギヤ部82に伝達するが、伝達機構84が減速せずにズーム駆動シャフト87aの回転をギヤ部82に伝達してもよい。
(10)前述の実施形態では、ズームモータ87が、光軸方向から見た場合にレンズ側接点ユニット91および電気基板92と重ならない位置に配置されているが、交換レンズユニット2の小型化が可能であれば、ズームモータ87が光軸方向から見た場合にレンズ側接点ユニット91および電気基板92と重なっていてもよい。
(11)前述の実施形態では、フォーカスモータ64のフォーカス駆動シャフト64aの回転軸E4は光軸方向に平行であるが、フォーカス駆動シャフト64aの回転軸E4が光軸方向に対して傾斜していてもよい。
(12)ズームモータ87は、光軸方向から見た場合に補正駆動ユニット46と重ならない位置に配置されているが、交換レンズユニット2の小型化が可能であれば、ズームモータ87が光軸方向から見た場合に補正駆動ユニット46と重なっていてもよい。
(13)前述の実施形態では、フォーカス主軸58を例に案内部材について説明しているが、案内部材はフォーカス主軸58に限定されない。また、フォーカス副軸59を例に回転規制部材について説明しているが、回転規制部材はフォーカス副軸59に限定されない。
また、フォーカス主軸58およびフォーカス副軸59が、光軸方向から見た場合にフォーカスモータ64と重ならない位置に配置されているが、交換レンズユニット2の小型化が可能であれば、フォーカス主軸58およびフォーカス副軸59が、光軸方向から見た場合にフォーカスモータ64と重なっていてもよい。
また、前述の収容部53cは一端が閉じられた袋状の筒状部であるが、収容部53cが単なる筒状の部分あるいは貫通孔であってもよい。
また、ズームモータ87が第4レンズ支持枠56に固定されているが、ズームモータ87がレンズマウント95などの他の部材に固定されていても、交換レンズユニット2の小型化は可能である。同様に、伝達機構84が第4レンズ支持枠56により支持されているが、伝達機構84がレンズマウント95などの他の部材により支持されていても、交換レンズユニット2の小型化は可能である。
(16)前述の実施形態では、第1支持カバー57を例に軸支持部材について説明しているが、軸支持部材は第1支持カバー57に限定されない。第1支持カバー57の形状が他の形状を有していても、交換レンズユニット2の小型化は可能である。
また、フォーカスモータ64は、光軸方向から見た場合に絞り駆動モータ62aと重ならない位置に配置されているが、交換レンズユニット2の小型化が可能であれば、フォーカスモータ64が光軸方向から見た場合に絞り駆動モータ62aと重なっていてもよい。
(19)第1カムフォロアの一例であるカムフォロア53eは、光軸方向から見た場合にズームモータ87の外周側に配置されているが、カムフォロア53eが光軸方向から見た場合にズームモータ87の外周側に配置されていなくても、交換レンズユニット2の小型化は可能である。
さらに、前述の実施形態では、カムフォロア53eとカムフォロア53fとの間の中心角θ1は、カムフォロア53eとカムフォロア53gとの間の中心角θ2よりも広く、かつ、カムフォロア53fとカムフォロア53gとの間の中心角θ3よりも広い。しかし、中心角θ1が中心角θ2およびθ3よりも大きくなくてもよく、例えば、中心角θ1〜θ3が同じであっても、交換レンズユニット2の小型化は可能である。
また、移動枠53がカム枠80より光軸方向に案内される過程において、カム枠80のギヤ部82が切欠き53d内を通過するが、移動枠53の外形を小さくしてギヤ部82を避けるようにしても、交換レンズユニット2の小型化は可能である。
(22)前述の実施形態では、カム枠80のギヤ部82を例に第1枠のギヤ部について説明しているが、ギヤ部はギヤ部82に限定されない。例えば、ギヤ部82は第1ギヤ部82aおよび第2ギヤ部82bを有しているが、ギヤ部82が第1ギヤ部82aのみを有していてもよく、ギヤ部82が第2ギヤ部82bのみを有していてもよい。さらにギヤ部82が第1ギヤ部82aおよび第2ギヤ部82b以外の部分を有していてもよい。
(23)前述の実施形態では、ズーム駆動ユニット45を例に駆動アクチュエータについて説明しているが、駆動アクチュエータはズーム駆動ユニット45に限定されない。駆動アクチュエータは、第2枠を第1枠に対して回転駆動するのであれば、他の構成を有していてもよい。
(25)前述の実施形態では、カム枠80が光軸方向においてベース部材93に最も近づいた格納状態で、移動枠53の一部が収容空間Sに入り込んでいる。しかし、収容空間Sが何らかの形で有効利用されており、その結果として交換レンズユニット2の小型化が可能になるのであれば、移動枠53の一部が収容空間Sに入り込んでいなくてもよい。
(28)前述の実施形態では、第1コイル46aおよび第2コイル46bは移動枠53の像面側に固定されているが、絞りユニット62の像面側に固定されていてもよい。この場合、例えば、移動枠53の第1コイル46aおよび第2コイル46bと光軸方向に重なる領域を切り欠くことで、第1コイル46aおよび第2コイル46bを第1マグネット54aおよび第2マグネット54bとそれぞれ近接して配置することができ、電磁アクチュエータを構成することができる。
2、302 交換レンズユニット(レンズ鏡筒の一例)
2a レンズ筐体(レンズ筐体の一例)
3 カメラ本体(カメラ本体の一例)
4 ボディーマウント
11 撮像センサ(撮像素子の一例)
45 ズーム駆動ユニット(駆動アクチュエータの一例)
46 補正駆動ユニット(補正駆動ユニットの一例)
49a 回転支持シャフト
49b 規制軸(規制軸の一例)
50 固定枠(外側枠の一例)
51 第1レンズ支持枠(第1レンズ枠の一例)
52 前側レンズ枠
53 移動枠(移動枠の一例)
53a 移動枠本体(移動枠本体の一例)
53d 切欠き(切欠きの一例)
53e カムフォロア(第1カムフォロアの一例)
53f、53g カムフォロア(第2および第3カムフォロアの一例)
54 補正レンズ枠(補正枠の一例)
55 第3レンズ支持枠
56 第4レンズ支持枠(請求項16に記載のレンズ支持枠の一例)
57 第1支持カバー(軸支持部材の一例)
58 フォーカス主軸(案内部材の一例)
59 フォーカス副軸(回転規制部材の一例)
62 絞りユニット(絞りユニットの一例)
62a 絞り駆動モータ(絞り駆動モータの一例)
62c 絞り羽根(絞り羽根の一例)
64 フォーカスモータ(第2アクチュエータの一例)
64a フォーカス駆動シャフト(回転シャフトの一例)
80 カム枠(第2枠の一例)
81 本体部(本体部の一例)
82 ギヤ部(ギヤ部の一例)
82a 第1ギヤ部(第1ギヤ部の一例)
82b 第2ギヤ部(第2ギヤ部の一例)
83 案内カムフォロア
83a 内周カム溝
83b 外周カム溝
84 伝達機構(伝達機構の一例)
85 第1伝達ギヤ(第1伝達ギヤ部材の一例)
86 第2伝達ギヤ(第2伝達ギヤ部材の一例)
86a 第1中間ギヤ(第1中間ギヤの一例)
86b 第2中間ギヤ(第2中間ギヤの一例)
87 ズームモータ(第1アクチュエータの一例)
88 ズームレバーユニット
89 ズームレバー(操作部材の一例)
389 ズームリング(操作部材の一例)
388a 止めリング
Claims (32)
- 第1枠と、
前記第1枠により回転可能に支持される第2枠と、
前記第2枠により光軸方向に案内される移動枠と、
前記第1枠に装着され前記第2枠を前記第1枠に対して回転駆動する駆動アクチュエータと、を備え、
前記第2枠は、概ね筒状の本体部と、前記本体部の内周面に配置され前記駆動アクチュエータの駆動力が伝達されるギヤ部と、を有しており、
前記ギヤ部は、前記光軸方向において前記本体部の概ね中間位置に配置されている、
レンズ鏡筒。 - 前記ギヤ部は、前記本体部の内周面から内側に突出している、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1枠は、前記第2枠を回転可能に支持する概ね筒状の外側枠と、前記外側枠の端部に固定されたベース部材と、を有しており、
前記ギヤ部と前記ベース部材との間には、前記光軸方向において収容空間が確保されている、
請求項1または2に記載のレンズ鏡筒。 - 前記駆動アクチュエータは、前記第1枠に固定され駆動力を発生する第1アクチュエータと、前記第1アクチュエータの駆動力を前記ギヤ部に伝達する伝達機構と、を有しており、
前記第1アクチュエータおよび前記伝達機構は、前記第2枠の内周側に配置されており、
前記第1アクチュエータおよび前記伝達機構のうち少なくとも一方は、前記収容空間に入り込んでいる、
請求項3に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1アクチュエータは、駆動力を出力する駆動シャフトを有しており、
前記駆動シャフトの回転軸は、前記光軸方向とは異なる方向を向いている、
請求項4に記載のレンズ鏡筒。 - 前記駆動シャフトの回転軸は、前記光軸方向に垂直な面に概ね平行である、
請求項5に記載のレンズ鏡筒。 - 前記移動枠が前記光軸方向において前記第1枠に最も近づいた状態で、前記移動枠の一部は、前記収容空間に入り込んでいる、
請求項3から6のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第2枠は、前記本体部の内周面に形成された第1カム溝と、前記本体部の内周面に形成された第2カム溝と、前記本体部の内周面に形成された第3カム溝と、を有しており、
前記移動枠は、前記第1カム溝により案内される第1カムフォロアと、前記第2カム溝により案内される第2カムフォロアと、前記第3カム溝により案内される第3カムフォロアと、を有しており、
前記第1カム溝の少なくとも一部は、前記ギヤ部と前記ベース部材との間に配置されている、
請求項7に記載のレンズ鏡筒。 - 前記移動枠は、前記第1カムフォロアと前記第2カムフォロアとの間に形成された切欠きを有しており、
前記第2枠の前記ギヤ部は、前記移動枠が前記第2枠により光軸方向に案内される過程において前記切欠き内に進入する、
請求項8に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1から第3カム溝の底面の内径は、前記ギヤ部の谷径よりも大きい、
請求項9に記載のレンズ鏡筒。 - 前記ギヤ部は、前記本体部の内周面に沿って円周方向に延びる第1ギヤ部と、前記第1ギヤ部から前記ベース部材に徐々に近づくように配置された第2ギヤ部と、を有している、
請求項3から10のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1枠に対して前記第2枠が回転しながら光軸方向に移動する際に、前記第2ギヤ部は使用される、
請求項11に記載のレンズ鏡筒。 - 前記ギヤ部と噛み合う駆動ギヤ部材をさらに備え、
前記駆動ギヤ部材の前記ギヤ部と噛み合いうる領域の前記光軸方向の長さと前記ギヤ部の前記光軸方向の幅との差は、前記第1枠に対する前記第2枠の前記光軸方向の最大移動距離よりも短い、
請求項11または12に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1枠に固定され外部機器と電気的に接続可能な電気接点部と、
前記第1枠に固定され前記電気接点部と電気的に接続された電気基板と、をさらに備え、
前記電気基板は、前記光軸方向から見た場合に前記第2枠の内周側に配置されている、
請求項1から13のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第2枠は、前記光軸方向に対して垂直な方向から見た場合に前記電気基板と重複する状態を取り得る、
請求項14に記載のレンズ鏡筒。 - 最も像面側に配置された後側レンズ素子をさらに備え、
前記第1枠は、レンズマウントと、前記後側レンズ素子が固定され前記レンズマウントに固定されたレンズ支持枠をさらに有しており、
前記電気基板は、前記レンズ支持枠に固定されている、
請求項14に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1枠により前記光軸方向に移動可能に支持され前記第1枠により回転が規制された第1レンズ枠と、
前記第1レンズ枠に固定された第1レンズ群と、をさらに備え、
前記第1枠に対して前記第2枠が回転すると、前記第1レンズ枠は前記第2枠により前記光軸方向に駆動される、
請求項1から16のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1枠は、内周面に形成され前記光軸方向に延びる直進溝を有しており、
前記第1レンズ枠は、前記直進溝に挿入される直進フォロアを有している、
請求項17に記載のレンズ鏡筒。 - 前記第2枠は、外周面に形成された複数の外周カム溝を有しており、
前記第1レンズ枠は、前記複数の外周カム溝に挿入された複数の内周カムフォロアを有している、
請求項17または18に記載のレンズ鏡筒。 - 前記ギヤ部の谷径は前記外周カム溝の底面の内径よりも小さい、
請求項19に記載のレンズ鏡筒。 - 前記ギヤ部の谷径は、前記本体部の内径よりも小さい、
請求項1から20のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第2枠は、前記第1枠により前記光軸方向に案内される、
請求項1から21のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記外側枠は、複数の案内カム溝を有しており、
前記第2枠は、前記複数の案内カム溝にそれぞれ挿入される複数の案内カムフォロアを有しており、
前記ベース部材と前記外側枠との固定部は、前記案内カム溝の円周方向間に配置されている、
請求項3に記載のレンズ鏡筒。 - 前記外側枠の外周部に配置され前記第1枠に対して円周方向に回転可能に設けられた操作部材をさらに備え、
前記操作部材は、前記複数の案内カム溝と重ならない位置に配置されている、
請求項23に記載のレンズ鏡筒。 - 前記操作部材は、前記光軸方向において前記ベース部材から前記複数の案内カム溝よりも遠い位置に配置されている、
請求項24に記載のレンズ鏡筒。 - 前記操作部材は、前記光軸方向において前記複数の案内カム溝よりも被写体側に配置されている、
請求項24または25に記載のレンズ鏡筒。 - 前記操作部材の最も光軸に近い部分は前記複数の案内カム溝の底面よりも光軸に近い、
請求項24から26のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記外側枠の前記ベース部材と反対側に配置され前記外側枠の端部に装着された規制部材をさらに備え、
前記操作部材は、前記外側枠および前記規制部材のうち少なくとも一方により、回転可能に支持されており、かつ、前記光軸方向の移動が規制されている、
請求項24から26のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記操作部材は、前記光軸方向において前記第1アクチュエータよりも被写体側に配置されている、
請求項4から13のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1アクチュエータは、直流モータである、
請求項4から13のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 前記第1レンズ枠及び前記移動枠の少なくとも一方は、非使用時には、前記第1枠に対する使用時の前記光軸方向の移動領域よりも像面側に移動する、
請求項1から30のいずれかに記載のレンズ鏡筒。 - 請求項1から31のいずれかに記載のレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒により形成された光学像を画像データに変換する撮像素子と、
を備えた撮像装置。
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