JP6234096B2 - 焦点検出ユニット、及び撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば一眼レフカメラ等の撮像装置に搭載される焦点検出ユニット、及び焦点検出ユニットを備える撮像装置に関する。
デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置には、撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出ユニットが搭載される。焦点検出ユニットとしては、例えば、撮影光学系からの光を2つの光束に分割するフィールドレンズと、2つの光束をそれぞれ再結像させて一対の光学像(被写体像)を形成する二次結像レンズとを含む焦点検出光学系を備えるものがある。この焦点検出ユニットは、一対の被写体像を受光素子により電気信号(像信号)に変換し、一対の像信号の位相差に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する。
ところで、焦点検出ユニットは、一般にカメラ本体の下部に配置され、撮影光路に設けたサブミラーによって被写体光の一部を反射させて焦点検出ユニットに入射させる。この構成において、焦点検出ユニットへの被写体光の入射光軸と受光素子の光軸との角度を合わせる調整機構、所謂、瞳調整機構により焦点検出ユニットをカメラ本体に対して角度調整して取り付けるものがある。
例えば、カメラ本体のミラーボックスに設けたボスに対し、コイルばねを介装してビスにより焦点検出ユニットを取り付ける機構が提案されている(特許文献1)。この提案では、ビスの締め付け量に応じて焦点検出ユニットの取付角度の調整がなされ、かつ取付部がコイルばねにより付勢されることで調整角度以外の姿勢変化を生じないため、焦点検出ユニットへの入射光線の入射角調整に要する工数を低減できるとしている。
特開2000−19382号公報
しかし、上記特許文献1では、焦点検出ユニットの取付角度の調整をミラーボックスと焦点検出ユニットとの間で角度調整を行うので、焦点検出ユニットの焦点検出精度を焦点検出ユニット単体で評価、保証することができない。一般的には、焦点検出精度は、焦点検出ユニット単体の組付け精度のみで保証されることが好ましい。
そこで、焦点検出ユニットに、ミラーボックスに固定するための固定部材を設け、固定部材と焦点検出光学系を保持する保持部材との間で角度調節する機構が考えられる。
しかし、このような機構では、固定部材に、ミラーボックスに取り付けるためのビス取付部と角度調整のためのビス取付部とがそれぞれ複数必要となる。そして、それぞれの取付部の干渉を回避するために、ミラーボックスに取り付けるためのビス取付部を角度調整のためのビス取付部より外側に配置すると、焦点検出ユニットが大型化し、撮像装置全体が大型化してしまう問題が生じる。
そこで、本発明は、焦点検出ユニットの焦点検出精度を焦点検出ユニット単体で評価、保証することができるとともに、撮像装置の大型化を招くことなく、高精度な焦点検出ユニットの角度調整が可能な仕組みを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の焦点検出ユニットは、焦点検出用の撮像素子、及び入射した被写体光を前記撮像素子に導光する焦点検出光学系を保持し、前記被写体光の入射光軸に対して略直交する平面である第1の位置規制面、第2の位置規制面、及び第3の位置規制面を有する保持部材と、前記保持部材が取り付けられる前記第1の取付面、前記第2の取付面、及び前記第3の取付面を有して、撮像装置の装置本体に固定される固定部材と、前記固定部材を前記装置本体に固定するための第1の締結部材、第2の締結部材、及び第3の締結部材と、前記第1の取付面と前記第1の位置規制面との前記入射光軸の方向の間隔を規制する規制部材と、前記規制部材により前記間隔が規制された状態で、前記第2の取付面と前記第2の位置規制面との前記入射光軸の方向の間隔を調整する第1の調整部材と、前記規制部材により前記間隔が規制された状態で、前記第3の取付面と前記第3の位置規制面との前記入射光軸の方向の間隔を調整する第2の調整部材と、を備え、撮影画面の長辺方向を第1の方向とし、前記撮影画面の短辺方向を第2の方向とした場合に、前記第2の位置規制面は、前記第1の位置規制面に対して前記第2の方向に離間して配置され、前記第3の位置規制面は、前記第1の位置規制面に対して前記第1の方向に離間して配置され、前記第1の調整部材、前記規制部材、及び前記第1の締結部材は、前記第2の方向に沿って略同一直線状に配置され、前記第2の締結部材、前記第2の調整部材、及び前記第3の締結部材は、前記第1の調整部材、前記規制部材、及び前記第1の締結部材に対して前記第1の方向に離間した位置で前記第2の方向に沿って略同一直線状に配置され、前記第1の締結部材、前記第2の締結部材及び前記第3の締結部材は、略同一平面内に配置されることを特徴とする。
本発明によれば、焦点検出ユニットの焦点検出精度を焦点検出ユニット単体で評価、保証することができるとともに、撮像装置の大型化を招くことなく、高精度な焦点検出ユニットの角度調整が可能となる。
本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。 ミラーボックス及び焦点検出ユニットを示す斜視図である。 焦点検出ユニットの分解斜視図である。 図3に示す焦点検出ユニットを左側から見た分解斜視図である。 図3に示す焦点検出ユニットを下側から見た分解斜視図である。 (a)は焦点検出ユニットにおける段付きビス及び瞳調整用ビスの中心軸に沿った断面図、(b)は段付きビスを説明するための断面図である。 焦点検出ユニットを側面から見た図である。 焦点検出ユニットを底面側から見た図である。
以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。
図1に示すように、本実施形態のデジタル一眼レフカメラは、カメラ本体20にレンズ鏡筒30が着脱可能に装着される。カメラ本体20には、ミラーユニット40、光学フィルタ13、撮像素子14、ファインダ光学系50、焦点検出ユニット100、及びカメラCPU21等が設けられる。ここで、カメラ本体20は、本発明の装置本体の一例に相当する。
ミラーユニット40は、ミラーボックス200に対して回転可能に支持されている。ミラーユニット40は、ハーフミラーからなるメインミラー2と、メインミラー2に対して回転可能に支持されるサブミラー3とを有し、ファインダ観察時に、撮影光路内に進入(ミラーダウン)し、撮影時に、撮影光路から退避(ミラーアップ)する。
ファインダ光学系50は、ピント板10、正立像形成用のペンタダハプリズム11、及び接眼レンズ12等により構成される。撮像素子14は、CCDセンサやCMOSセンサ等で構成され、レンズ鏡筒30の撮影光学系を通過して結像した被写体像を光電変換し、電気信号を出力する。カメラCPU21は、カメラにおける各種演算や各種動作の制御を行うコントローラである。
レンズ鏡筒30は、ミラーボックス200に設けられる不図示のレンズマウントに対して着脱可能に装着される交換レンズユニットであり、撮影レンズ1、メモリ22、及びフォーカスモータ23等を有する。メモリ22は、レンズ鏡筒30に関する各種情報を記憶する。撮影レンズ1は、不図示のフォーカスレンズ等とともに撮影光学系を構成する。フォーカスモータ23は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させて撮影光学系の焦点調節を行う。フォーカスモータ23は、カメラCPU21によってフォーカシング動作が制御される。
次に、焦点検出ユニット100を用いた撮影光学系の焦点検出について説明する。まず、被写体からの光は、撮影光学系を通過した後、ハーフミラーからなるメインミラー2に入射する。メインミラー2に入射した光の一部は、メインミラー2を透過し、サブミラー3で反射されて焦点検出ユニット100のフィールドレンズ4に入射する。
フィールドレンズ4は、撮影光学系の一次(予定)結像面又はその近傍の領域に配置されるため、フィールドレンズ4又はその近傍に被写体像が形成される。
フィールドレンズ4は、入射した光(光束)を集光させる。フィールドレンズ4を透過した光束は、赤外カットフィルタ等の光学フィルタ6を通過し、絞り7によってその通過範囲が制限されて二次結像レンズ8に入射する。絞りによる光通過範囲の分割および制限機能により、二次結像レンズ8には、フィールドレンズ4の射出瞳内の2つの領域(瞳分割領域)を通過した光束が入射する。ここで、フィールドレンズ4および二次結像レンズ8は、本発明の焦点検出光学系の一例に相当する。
二次結像レンズ8は、入射した2つの光束を焦点検出用の撮像素子である受光センサ9に再結像させる。これにより、受光センサ9には、上記2つの瞳分割領域からの光束により一対の光学像である被写体像が形成される。受光センサ9は、一対の被写体像を光電変換して一対の像信号(電気信号)を出力する。
カメラCPU21は、受光センサ9から出力された一対の像信号に対して相関演算を行うことで、それらの相対的な位置ずれを示す位相差を算出し、該位相差に基づいて撮影光学系の焦点状態(デフォーカス量)を算出する。そして、カメラCPU21は、算出したデフォーカス量に基づいて、合焦状態を得るためのフォーカスレンズの移動量(駆動量)を算出し、その算出結果に応じてフォーカスモータ23を駆動してフォーカスレンズを移動させる。これにより、焦点調節が行われて合焦状態を得る。
一方、メインミラー2によって反射された光は、撮像素子14と光学的に共役な位置に配置されたピント板10に結像し、ピント板10にて拡散されてこれを透過した光(被写体像)は、ペンタダハプリズム11によって正立像に変換される。正立像は、接眼レンズ12によって拡大され、ユーザにより観察される。
カメラCPU21は、上述した焦点検出および焦点調節が行われた後、メインミラー2およびサブミラー3を撮影光路外に退避させる。これにより、撮影光学系を通過した被写体光が赤外カットフィルタを含む光学フィルタ13を介して撮像素子14に結像し、撮像素子14は、結像した被写体像を光電変換して電気信号を出力する。カメラCPU21は、撮像素子14から出力された電気信号に基づいて画像を生成し、生成した画像を記録媒体に記録したり、表示装置に表示したりする。
図2は、ミラーボックス200及び焦点検出ユニット100を示す斜視図である。図2に示すように、ミラーボックス200の下部には、焦点検出ユニット100が3本のビス103a〜103cによって固定される。また、ミラーボックス200は、焦点検出ユニット100の他、ファインダ光学系50、及び撮像素子14を含む撮像素子ユニット等のカメラの各種構成要素を支持する。
また、ミラーボックス200に焦点検出ユニット100を固定する際に、微小な浮きが発生して焦点検出光学系が傾いてしまう可能性がある。そこで、ビス103a,103bは、後述する撮影画面の長辺方向であるX方向に沿って配置して、X向の浮きを防止している。また、ビス103b,103cは、後述する撮影画面の短辺方向であるY方向に沿って配置して、Y方向の浮きを防止している。これにより、焦点検出ユニット100のミラーボックス200に対する微小な浮きを防止して、より高精度な焦点検出を可能にしている。
次に、図3乃至図8を参照して、焦点検出ユニット100をミラーボックス200に対して角度調整した状態で取り付けて、焦点検出ユニット100への被写体光の入射光軸と受光センサ9の光軸を合わせる調整機構について説明する。
図3は、焦点検出ユニット100の分解斜視図である。図4は、図3に示す焦点検出ユニット100を左側から見た分解斜視図である。図5は、図3に示す焦点検出ユニット100を下側から見た分解斜視図である。
図3及び図4において、X方向は、撮影画面の長辺方向であり、Y方向は、X方向に直交し、かつサブミラー3で反射して導光された被写体光の入射光軸と直交する方向、即ち、撮影画面の短辺方向である。ここで、X方向は、本発明の第1の方向の一例に相当し、Y方向は、本発明の第2の方向の一例に相当する。
図3乃至図5に示すように、焦点検出ユニット100は、固定部材101及び保持部材102を有する。保持部材102は、焦点検出光学系を構成するフィールドレンズ4および二次結像レンズ8をはじめとする各部材を保持する。固定部材101には、保持部材102が取り付けられ、固定部材101は、固定部材101に対する保持部材102の位置及び角度を調整した状態で3本のビス103a〜103cによってミラーボックス200に固定される。ここで、ビス103aは、本発明の第1の締結部材の一例に相当し、ビス103bは、本発明の第2の締結部材の一例に相当し、ビス103cは、本発明の第3の締結部材の一例に相当する。
図3及び図4に示すように、保持部材102の下側部のX方向の両側には、固定部材101に対して位置及び角度を調整するための突起部102a〜102cが設けられている。突起部102a,102bは、X方向の一側に配置され、突起部102cは、X方向の他側に配置される。また、突起部102a,102bは、互いにY方向に離間して配置される。
突起部102aの裏面、即ち、固定部材101と反対側の面には、段付きビス1040の頭部が接触する位置規制面1080が設けられ、突起部102bの裏面には、瞳調整用ビス1041の頭部が接触する位置規制面1081が設けられている。また、突起部102cの裏面には、瞳調整用ビス1042の頭部が接触する位置規制面1082が設けられている。位置規制面1081〜1082は、いずれも入射光軸に対して略直交する平面とされている。
ここで、位置規制面1080は、本発明の第1の位置規制面の一例に相当し、位置規制面1081は、本発明の第2の位置規制面の一例に相当する。また、位置規制面1082は、本発明の第3の位置規制面の一例に相当する。突起部102a〜102cの表面、即ち、固定部材101側の面は、それぞれ圧縮コイルばね105が接触する被付勢面1060〜1062とされている。
固定部材101には、図5に示すように、保持部材102の被付勢面1060〜1062にそれぞれ対向する取付面1070〜1072が設けられる。そして、段付きビス1040は、取付面1070に螺合されて位置規制面1080と取付面1070との入射光軸方向の間隔を規制する。また、瞳調整用ビス1041,1042は、それぞれ取付面1071,1072に螺合されて、回転により位置規制面1081,1082と取付面1071,1072との入射光軸方向の間隔を調整する。
ここで、段付きビス1040は、本発明の規制部材の一例に相当し、瞳調整用ビス1041は、本発明の第1の調整部材の一例に相当し、瞳調整用ビス1042は、本発明の第2の調整部材の一例に相当する。また、取付面1070は、本発明の第1の取付面の一例に相当し、取付面1071は、本発明の第2の取付面の一例に相当し、取付面1072は、本発明の第3の取付面の一例に相当する。
パッケージ110内には、受光センサ9が設けられており、受光センサ9は、前述したように、一対の被写体像を光電変換して一対の像信号(電気信号)を出力する。圧縮コイルばね105は、保持部材102の被付勢面1060〜1062と固定部材101の取付面1070〜1072との間にそれぞれ段付きビス1040及び瞳調整用ビス1041,1042に外挿された状態で配置される。圧縮コイルばね105は、被付勢面1060〜1062と取付面1070〜1072との間隔を広げる方向に付勢力を発生する。
図6(a)は、焦点検出ユニット100における段付きビス1040及び瞳調整用ビス1041の中心軸に沿った断面図である。図6(a)に示すように、被付勢面1060と位置規制面1080との間には、段付きビス1040が挿入されるビス挿入穴1090が形成されている。また、被付勢面1061,1062と位置規制面1081,1082との間には、瞳調整用ビス1041,1042が挿入されるビス挿入穴1091,1092がそれぞれ貫通して形成されている。
図6(b)は、段付きビス1040を説明するための断面図である。図6(b)に示すように、段付きビス1040は、ねじ部1040aの径よりもビス挿入穴1090を貫通する軸部1040cの径が大きく、ねじ部1040aと軸部1040cとの間には、段差面1040bが形成されている。この段差面1040bが固定部材101の取付面1070に突き当たることで、段付きビス1040は、一定以上の締め込みができなくなっている。
これにより、段付きビス1040の突き当て位置で保持部材102の固定部材101に対する入射光軸方向の位置が規制され、焦点検出光学系を適切な位置に位置決めすることができる。このため、焦点検出光学系の位置調整精度の向上、及び調整時間の短縮が可能となる。なお、段付きビス1040に代えて、段差面1040bの位置にEリング等を設けたビスを用いてもよい。
また、圧縮コイルばね105が介されていることで、位置規制面1081と取付面1071との間隔、及び位置規制面1082と取付面1072との間隔は、それぞれ瞳調整用ビス1041,1042の締め込みによって調整し一意に規制することが可能である。これにより、瞳調整用ビス1041,1042を締め込む又は緩めることで、段付きビス1040によって規制された位置を基準として、保持部材102の固定部材101に対する取付角度を調整することができる。そして、保持部材102の取付角度の調整後、固定部材101は、ビス103a〜103cによりミラーボックス200に取り付けられる。
図7は、焦点検出ユニット100を側面から見た図である。図7に示すように、保持部材102の位置規制面1080と位置規制面1081とは、同一面ではなく、入射光軸方向に段差Bを有する異なる位置に配置されている。位置規制面1080と位置規制面1081とを段差Bを設けて配置することで、保持部材102の角度調整のために光軸方向に瞳調整用ビス1041を締め込み又は緩めた際、保持部材102の回転角度を小さくすることができる。これにより、焦点検出ユニット100のY方向の寸法を大きくすることなく調整敏感度を下げることが可能となる。
図8は、焦点検出ユニット100を底面側から見た図である。図8において、段付きビス1040と瞳調整用ビス1042とを結ぶ線Eは、撮影画面の長辺方向であるX方向と略平行となるように配置されている。また、段付きビス1040と瞳調整用ビス1041とを結ぶ線Dは、撮影画像の短辺方向であるY方向と略平行となるように配置されている。
これにより、瞳調整用ビス1041の締め付けによって、保持部材102は、位置規制面1080と段付きビス1040の中心軸の交点を通りX方向と略平行な回転軸を中心に回転して角度調整される。
また、瞳調整用ビス1042の締め付けによって、保持部材102は、位置規制面1080と段付きビス1040の中心軸の交点を通りY方向と略平行な回転軸を中心に回転して角度調整される。これらの回転軸は直交しているため、瞳調整用ビス1041による瞳調整と瞳調整用ビス1042による瞳調整は、各々の方向に対して独立に調整することが可能となり、この結果、調整効率が向上し調整時間を短縮することが可能となる。
また、本実施形態では、図8に示すように、瞳調整用ビス1041、段付きビス1040、及びビス103aは、Y方向に沿って略同一直線状に配置されている。また、ビス103b、瞳調整用ビス1042、及びビス103cについても、瞳調整用ビス1041、段付きビス1040、及びビス103aに対してX方向に離間した位置でY方向に沿って略同一直線状に配置されている。これにより、焦点検出ユニット100をより小型に構成することが可能となる。
具体的には、瞳調整用ビス1041、段付きビス1040及びビス103aが略同一直線状になく、例えばビス103aが瞳調整用ビス1041及び段付きビス1040の外側に配置される場合と比べて、焦点検出ユニット100をX方向に小型にすることができる。また、瞳調整用ビス1041、段付きビス1040、ビス103a及びビス103cの4つが略同一直線状に配置される場合と比べて、焦点検出ユニット100をY方向に小型にすることができる。
図2に戻って、本実施形態では、保持部材102には、ビス103cを締結するための切欠き部102dが設けられている。切欠き部102dは、ビス103cの締結時にビス103cが保持部材102に干渉しないように保持部材102を減肉して形成される。これにより、ビス103cをより内側に配置することが可能になり、ビス103b、瞳調整用ビス1042及びビス103cをY方向に沿って略同一直線状に配置する際に、焦点検出ユニット100をより小型にすることができる。この結果、デジタルカメラの小型化を図ることができる。
以上説明したように、本実施形態では、焦点検出ユニット100の焦点検出精度を焦点検出ユニット100単体で評価、保証することができるとともに、デジタルカメラの大型化を招くことなく、高精度な焦点検出ユニット100の角度調整が可能となる。
なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、瞳調整用ビス1041、段付きビス1040、ビス103aの順でY方向に略同一直線状に配置し、ビス103b、瞳調整用ビス1042、ビス103cの順でY方向に略同一直線状に配置した場合を例示したが、これに限定されない。
例えば、ビス103a、瞳調整用ビス1041、段付きビス1040の順でY方向に略同一直線状に配置し、ビス103b、ビス103c、瞳調整用ビス1042の順でY方向に略同一直線状に配置してもよい。
4 フィールドレンズ
8 二次結像レンズ
9 受光センサ
20 カメラ本体
100 焦点検出ユニット
101 固定部材
102 保持部材
103a〜103c ビス
105 圧縮コイルばね
200 ミラーボックス
1040 段付きビス
1041,1042 瞳調整用ビス
1070〜1072 取付面
1080〜1082 位置規制面

Claims (6)

  1. 焦点検出用の撮像素子、及び入射した被写体光を前記撮像素子に導光する焦点検出光学系を保持し、前記被写体光の入射光軸に対して略直交する平面である第1の位置規制面、第2の位置規制面、及び第3の位置規制面を有する保持部材と、
    前記保持部材が取り付けられる前記第1の取付面、前記第2の取付面、及び前記第3の取付面を有して、撮像装置の装置本体に固定される固定部材と、
    前記固定部材を前記装置本体に固定するための第1の締結部材、第2の締結部材、及び第3の締結部材と、
    前記第1の取付面と前記第1の位置規制面との前記入射光軸の方向の間隔を規制する規制部材と、
    前記規制部材により前記間隔が規制された状態で、前記第2の取付面と前記第2の位置規制面との前記入射光軸の方向の間隔を調整する第1の調整部材と、
    前記規制部材により前記間隔が規制された状態で、前記第3の取付面と前記第3の位置規制面との前記入射光軸の方向の間隔を調整する第2の調整部材と、を備え、
    撮影画面の長辺方向を第1の方向とし、前記撮影画面の短辺方向を第2の方向とした場合に、前記第2の位置規制面は、前記第1の位置規制面に対して前記第2の方向に離間して配置され、前記第3の位置規制面は、前記第1の位置規制面に対して前記第1の方向に離間して配置され、
    前記第1の調整部材、前記規制部材、及び前記第1の締結部材は、前記第2の方向に沿って略同一直線状に配置され、前記第2の締結部材、前記第2の調整部材、及び前記第3の締結部材は、前記第1の調整部材、前記規制部材、及び前記第1の締結部材に対して前記第1の方向に離間した位置で前記第2の方向に沿って略同一直線状に配置され
    前記第1の締結部材、前記第2の締結部材及び前記第3の締結部材は、略同一平面内に配置されることを特徴とする焦点検出ユニット。
  2. 前記第1の取付面、前記第2の取付面、前記第3の取付面、前記第1の締結部材、前記第2の締結部材及び前記第3の締結部材は、略同一平面内に配置されることを特徴とする請求項1に記載の焦点検出ユニット。
  3. 前記第3の取付面は、前記第2の方向に沿って前記第2の締結部材及び前記第3の締結部材の間に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の焦点検出ユニット。
  4. 前記保持部材には、前記第3の締結部材を締結するための切欠き部が設けられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の焦点検出ユニット
  5. 前記第1の取付面と前記第1の位置規制面との間隔、前記第2の取付面と前記第2の位置規制面との間隔、及び前記第3の取付面と前記第3の位置規制面との間隔をそれぞれ広げる方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の焦点検出ユニット。
  6. 焦点検出ユニットを備える撮像装置であって、
    前記焦点検出ユニットとして、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の焦点検出ユニットを備えることを特徴とする撮像装置。
JP2013148519A 2013-07-17 2013-07-17 焦点検出ユニット、及び撮像装置 Expired - Fee Related JP6234096B2 (ja)

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