(57)【要約】      （修正有）【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
2015049509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【請求項３５】
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。
【請求項３６】
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。
【請求項３７】
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。
【請求項３８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【０００２】
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。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を実施することができるイメージングシステムの概略図である。
【図１Ａ】本発明の実施形態および座標系の概略図を示す。
【図２】本発明のレンズボディの第１実施形態を示す。
【図３】レンズホルダおよび撮像器の第１実施形態を示す。
【図４】図２と図３における部品を組み合わせて示す。
【図５】レンズボディとレンズホルダの組み合わせの第２実施形態を示す。
【図６】レンズボディをレンズホルダへスクリューマウントする実施形態を示す。
【図７】レンズボディをレンズホルダへスクリューマウントする第２バージョンを示す。
【図８】ばね荷重ピンを用いてレンズボディマウントをレンズホルダへ固定する実施形態を示す。
【図９】図８に示す実施形態の別図である。
【図１０】レンズボディとレンズホルダとの間の接触に関して、基準面と接したばね荷重球体を用いる実施形態を示す。
【図１１】図１０に示すような球体接触点を用いる部品の末端図である。
【図１２】図１０とは異なる基準面との球体接触点を用いる第２実施形態を示す。
【図１３】図１０に示すような球体接触点を用いる部品の末端図である。
【図１４】図１２の実施形態に対してばね荷重球体接触を用いる実施形態を示す。
【図１５】レンズボディとレンズホルダとの間にＯリングシールを含む実施形態を示す。
【図１６】Ｏリングシールを含む第２実施形態を示す。
【図１７】第３Ｏリング実施形態を示す。
【図１８】ばね荷重コネクタピンを用いるＯリング実施形態を示す。
【図１９】Ｏリング実施形態およびばね荷重参照球体を示す。
【図２０】図１２に示す参照球体を有するＯリング実施形態を示す。
【図２１】レンズボディマウントとレンズホルダとの間に電気コンタクトをさらに有する実施形態を示す。
【図２２】Ｏリングシールと電気コンタクトをともに有する実施形態を示す。
【図２３】Ｏリング、電気コンタクト、およびばね荷重ピンを有する実施形態を示す。
【図２４】Ｏリング、電気コンタクト、およびばね荷重球体基準点を有する実施形態を示す。
【図２５】Ｏリング、電気コンタクト、および球体基準接触点を有する実施形態を示す。
【図２６】レンズボディマウントとレンズホルダを取り付けるための着脱可能ブラケットを示す実施形態の３つの図である。
【図２７】光センサを切り離す手段を有する実施形態を示す。
【図２８】機械シャッタを用いて光センサを切り離す実施形態を示す。
【図２９】光センサが軸ずれしている実施形態を示す。
【図３０】捕捉機構を備える実施形態を示す。
【図３１】図３０の実施形態の断面図を示す。
【図３２】図３０の実施形態の第２断面図を示す。
【図３３】レンズボディを識別するためのマークを有する実施形態を示す。
【図３４】レンズボディを識別するための電子マークを有する実施形態を示す。
【図３５】レンズボディを識別するための機械スイッチを有する実施形態を示す。
【図３６】レンズボディを識別するためのマークの他実施形態を示す。
【図３７】識別マークを有するレンズを製造し用いるシステムのブロック図である。
【図３８】図３７のシステムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
（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。
【００５３】
（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。
【００５４】
（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。
【００５５】
（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。
【００５６】
（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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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��。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【外国語明細書】
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