JP4955761B2 - 交換レンズおよびそれを用いたカメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に交換レンズ式のデジタルカメラシステムに関する。

近年、被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して出力可能な一眼レフデジタルカメラが、急速に普及している。この一眼レフデジタルカメラでは、レンズが取り外しできる交換レンズ式が一般的である。

特許文献１に、通常の一眼レフ用の交換レンズに関する構成が開示されている。この交換レンズに用いられている光学系のフォーカスレンズ群は、交換レンズ特有のカム溝に規制されて光軸に平行な方向に駆動させる方式である。

特許文献２には、新しいアクチュエータの構成として、高トルク、高速駆動、静音化を達成できる超音波アクチュエータを用いて、レンズ鏡筒内のレンズ群を駆動する方式が開示されている。

特開２００６−１１３２８９号公報 特開２００６−３３００７７号公報

ところで、多くの一眼レフカメラでは、フォーカスの方式として位相差検出方式が採用されている。これに替わりコントラスト検出方式を用いることにより、高精度での合焦判定が可能な新しいフォーカスシステムを実現することができる。このコントラスト方式においては、例えば、撮像素子により生成された画像データに基づいて算出されるオートフォーカス用の評価値をフォーカスレンズ群を動かしながら求め、該評価値が一旦ピークを超えるまでフォーカスレンズ群を移動させ、その後に、評価値がピークとなった位置まで戻すことで被写体像を合焦させる。このように、コントラスト方式によるオートフォーカスにおいては、フォーカスレンズ群を光軸に平行な方向に往復移動させる必要がある。

また、動画撮影などのように、動く被写体に対してピントを合わせる必要がある場合にも、フォーカスレンズ群を被写体の動きに合わせて往復移動させる必要がある。

ところが、フォーカスレンズ群をカム機構にて駆動させる構成においては、カム機構特有のガタツキ等のために、フォーカスレンズ群の移動方向を高速に反転させることが困難である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、フォーカスレンズ群を高速且つ円滑に動作させることを目的とする。

本発明の交換レンズは、被写体像のフォーカス状態を変化させるためのフォーカスレンズ群と被写体像の倍率を変化させるためのズームレンズ群とを含む撮像光学系と、使用者により操作されるズーム操作部と、前記ズーム操作部の動作を前記ズームレンズ群に機械的に伝え、前記ズームレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるカム機構と、前記フォーカスレンズ群を光軸方向に進退させると共に、それ自体も前記カム機構により光軸と平行な方向に移動するフォーカスユニットとを備え、前記フォーカスユニットは、前記フォーカスレンズ群を光軸方向に移動可能に支持していると共に、該フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるリニアアクチュエータを有するものとする。

また、本発明のカメラシステムは、カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズとを備え、被写体を撮影するものである。そして、前記カメラ本体に設けられ、被写体を撮像する撮像素子と、前記交換レンズに設けられ、前記撮像素子への被写体像のフォーカス状態を変化させるためのフォーカスレンズ群と被写体像の倍率を変化させるためのズームレンズ群とを含む撮像光学系と、前記交換レンズに設けられ、使用者により操作されるズーム操作部と、前記交換レンズに設けられ、前記ズーム操作部の動作を前記ズームレンズ群に機械的に伝え、前記ズームレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるカム機構と、前記交換レンズに設けられ、前記フォーカスレンズ群を光軸方向に進退させると共に、それ自体も前記カム機構により光軸と平行な方向に移動するフォーカスユニットと、前記カメラ本体に設けられ、前記フォーカスユニットを制御する制御部とを備え、前記フォーカスユニットは、前記フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に摺動可能に支持していると共に、該フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるリニアアクチュエータを有し、前記制御部は、前記リニアアクチュエータを制御して、前記撮像素子に出力に基づいてコントラスト検出方式によってオートフォーカス動作を行うものとする。

本発明によれば、カム機構とリニアアクチュエータとにより、フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向にリニア駆動することによって、フォーカスレンズ群を高速且つ円滑に動作させることができ、フォーカスレンズ群の応答性を向上させることができる。

図１は、本実施の形態に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態に係るカメラ本体の構成を示すブロック図である。 図３は、本実施の形態に係るカメラシステムの外観斜視図である。 図４は、本実施の形態に係るカメラ本体の概略構成を示す図である。 図５は、本実施の形態に係る交換レンズの広角端における断面図である。 図６は、本実施の形態に係る交換レンズの望遠端における断面図である。 図７は、本実施の形態に係るフォーカルレンズユニットの構成を示す分解斜視図である。 図８は、本実施の形態に係るフォーカスレンズユニットの構成を示す組立斜視図である。 図９は、本実施の形態に係る超音波アクチュエータユニットの要部斜視図である。 図１０は、本実施の形態に係る超音波アクチュエータユニットの概略図である。 図１１は、本実施の形態に係るフォーカスレンズユニットの第２の形態における組立斜視図である。 図１２は、本実施の形態に係るフォーカスレンズユニットの第３の形態における組立斜視図である。 図１３は、本実施の形態に係る超音波アクチュエータユニットの圧電素子の屈曲振動の２次モードの変位図である。 図１４は、本実施の形態に係る超音波アクチュエータユニットの圧電素子の伸縮振動の変位図である。 図１５の（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係る超音波アクチュエータユニットの圧電素子の動作を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して、詳細に説明する。

＜１：カメラシステムの構成＞
図１に示すように、カメラシステム１は、交換レンズ式の一眼レフデジタルカメラのシステムであり、主に、カメラシステム１の主要な機能を有するカメラ本体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２とから構成されている。交換レンズ２は、最後部に設けられたレンズマウント７１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。尚、以下の説明において、「前」とは、被写体側を、「後」とは、撮影者側を意味する。また、撮影者とは、カメラシステム１の使用者を意味する。
（１．１ 交換レンズ）
図５から図１０を用いて、交換レンズ２の概略構造を最初に説明する。図示したように、交換レンズ２の光軸ＡＺをＺ軸（物体側を正、像面側を負とする）とするＸＹＺ３次元直交座標系を設定する。

交換レンズ２は、カメラシステム１内の後述する撮像センサ（撮像素子）１１に被写体像を結ぶための撮像光学系Ｌと、フォーカシングを行うフォーカスレンズ駆動制御部４１と、絞りまたは開放を調節する絞り部４３と、絞り部４３を駆動制御する絞り駆動制御部４２と、交換レンズ２の動作を制御するレンズ制御部としてのレンズマイコン４０とを有している。

フォーカスレンズ駆動制御部４１は、主にフォーカスを調節するフォーカスレンズ群（２群レンズＬ２）を駆動制御する。

レンズマイコン４０は、交換レンズ２の中枢を司る制御装置であり、交換レンズ２に搭載された各部に接続されている。具体的には、レンズマイコン４０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、様々な機能を実現することができる。また、レンズマウント７１に設けられた電気切片（図示せず）を介してボディーマイコン１０およびレンズマイコン４０は電気的に接続されており、互いに情報の送受信が可能となっている。

また、レンズマイコン４０内のメモリ部（図示省略）には、交換レンズ２に関する各種情報（レンズ情報）が格納されている。

交換レンズ２の撮像光学系Ｌは、４群ズーム光学系を用いたものであって、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３及び４群レンズＬ４を有している。１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３及び４群レンズＬ４は光軸ＡＺ上を移動して被写体像の倍率の変化（以下、変倍動作ともいう）を行うレンズ群であり、２群レンズＬ２は合焦のために光軸ＡＺ上を移動するレンズ群、即ち、フォーカスレンズ群である。

また、交換レンズ２は、固定枠５０と、１−２群直進枠５２と、１−２群回転枠５３と、１群ホルダー５４と、３−４群回転枠５５と、１群レンズ保持枠５７と、２群レンズ保持枠５８と、３群レンズ保持枠５９と、４群レンズ保持枠６０と、２群ホルダー６１と、フィルターマウント６２と、ズームリングユニット６３と、フォーカスリングユニット６６と、レンズマウント７１とを備えている。

固定枠５０には、１−２群直進枠５２を光軸ＡＺと平行な方向に移動させるための光軸ＡＺと平行な方向に貫通直進溝５０ａが３本形成されている。また、固定枠５０には、貫通直進溝５０ａと干渉しない部分に、３−４群回転枠５５を光軸ＡＺと平行な方向に移動させるための貫通カム溝５０ｂが、光軸ＡＺに対して斜めに且つそれぞれ円周方向に略１２０゜間隔にて３本形成されている。

１−２群直進枠５２は、円筒形状のカム環であって、固定枠５０の外周側に同軸に配置されている。この１−２群直進枠５２は、詳しくは後述するが、固定枠５０、３−４群回転枠５５、３群レンズ保持枠５９に支持されている。１−２群直進枠５２には、光軸ＡＺと平行に延びる貫通直進溝５２ｂがそれぞれ周方向に間隔を開けて３本形成されている。また、１−２群直進枠５２には、貫通直進溝５２ｂと干渉しない位置に、光軸ＡＺと平行に延びる貫通直進溝５２ｃがそれぞれ周方向に間隔を開けて３本形成されている。さらには、１−２群直進枠５２の最後端部には、貫通穴５２ｄが設けられている。

このように構成された１−２群直進枠５２は、詳しくは後述するが、固定枠５０により光軸ＡＺ中心の回転方向の動きが規制されると共に、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ中心方向に回転すると、光軸ＡＺと平行な方向に直進状態で移動する。

１−２群回転枠５３は、円筒形状のカム環であって、１−２群直進枠５２の外周側に同軸に配置されている。この１−２群回転枠５３は、光軸ＡＺ（Ｚ軸方向）中心に相対回転可能に支持されている。

１−２群回転枠５３には、光軸ＡＺ方向に対して斜めの貫通カム溝５３ａが３本形成されている。また、１−２群回転枠５３には、カム溝５３ａと干渉しない位置に、光軸ＡＺ方向に対して斜めの貫通カム溝５３ｂが３本形成されている。さらには、１−２群回転枠５３の最後端部には、光軸ＡＺと平行に延びて１−２群回転枠５３の最後端縁に開口する長穴部５３ｃが形成されている。

１群ホルダー５４は、１−２群直進枠５２と１−２群回転枠５３の外側に同軸に支持されている。この１群ホルダー５４の前端には、１群レンズ保持枠５７が設けられている。この１群レンズ保持枠５７は、１群レンズＬ１を保持している。また、１群ホルダー５４の前端には、１群レンズ保持枠５７を外周から囲むようにして、フィルターマウント６２が設けられている。このフィルターマウント６２は、円筒形状であり、光軸ＡＺの正方向（被写体側）に、偏光フィルタや保護フィルタ等の光学フィルタ及びコンバージョンレンズを取り付けるための雌ねじが形成されている。フィルターマウント６２は、光軸ＡＺの被写体側の方向（Ｚ軸の正の方向）から３本の取り付けネジ等により、１群ホルダー５４に固定される。

また、１群ホルダー５４の後端部には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）にカムピン５４ａを外周側から取り付けるための貫通穴５４ｂが形成されている。該貫通穴５４ｂには、カムピン５４ａが１群ホルダー５４の内周側に突出するように取り付けられている。カムピン５４ａは、１−２群回転枠５３の貫通カム溝５３ａを貫通して、１−２群直進枠５２の貫通直進溝５２ｂに嵌っている。

すなわち、カムピン５４ａは、固定枠５０により光軸ＡＺ中心の回転方向の動きが規制された１−２群直進枠５２の貫通直進溝５２ｂに嵌っているため、光軸ＡＺ回りの回転が規制される。この状態で、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ回りに回転すると、カムピン５４ａは、貫通直進溝５２ｂにより光軸ＡＺ回りの回転が規制されているため、１−２群回転枠５３の貫通カム溝５３ａ内を相対移動することになり、結果として、貫通直進溝５２ｂに沿って光軸ＡＺと平行な方向に移動することになる。つまり、１群ホルダー５４は、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺを中心に回転すると、光軸ＡＺと平行な方向に直進状態で移動する。

３−４群回転枠５５は、固定枠５０の内周側に同軸に配置され、固定枠５０に支持されている。この３−４群回転枠５５には、光軸ＡＺ方向に対して斜めの貫通カム溝５５ｃが、それぞれ円周方向に略１２０゜間隔にて３本形成されている。さらに、３−４群回転枠５５には、光軸ＡＺ方向に対して斜めの貫通カム溝５５ｄが、それぞれ円周方向に略１２０゜間隔にて３本形成されている。

また、３−４群回転枠５５の外周面には、カムピン５５ａを取り付けるための穴部５５ｂが３箇所設けられている。この穴部５５ｂには、カムピン５５ａが３−４群回転枠５５の外周側に突出するように固定されている。このカムピン５５ａは、固定枠５０の貫通カム溝５０ｂに嵌っている。ここで、３本のカムピン５５ａのうち１本は、他の２本に比べて長くなっている。そして、カムピン５５ａのうちの長いもの１本のみが、固定枠５０の貫通カム溝５０ｂを貫通して、１−２群回転枠５３の長穴部５３ｃに嵌っている。

このように、カムピン５５ａの１本が１−２群回転枠５３の長穴部５３ｃに嵌っているため、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ回りに回転すると、３−４群回転枠５５も１−２群回転枠５３と一体となって光軸ＡＺ回りに回転する。このとき、カムピン５５ａは固定枠５０の貫通カム溝５０ｂに嵌っているため、３−４群回転枠５５は、固定枠５０の貫通カム溝５０ｂに案内されながら光軸ＡＺ回りに回転し、その結果、光軸ＡＺと平行な方向に移動する。つまり、３−４群回転枠５５は、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺを中心に回転すると、光軸ＡＺ回りに回転しながら、光軸ＡＺと平行な方向に移動する。

２群ホルダー６１は、１−２群直進枠５２の内側に同軸に支持されている。また、２群ホルダー６１の外周には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）にカムピン６１ａを外周側から取り付けるための穴６１ｂが形成されている。該穴６１ｂには、カムピン６１ａが２群ホルダー６１の外周側に突出するように取り付けられている。このカムピン６１ａは、１−２群直進枠５２の貫通直進溝５２ｃを貫通して、１−２群回転枠５３の貫通カム溝５３ｂに嵌っている。

すなわち、カムピン６１ａは、固定枠５０により光軸ＡＺ中心の回転方向の動きが規制された１−２群直進枠５２の貫通直進溝５２ｂに嵌っているため、光軸ＡＺ回りの回転が規制される。この状態で、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ回りに回転すると、カムピン６１ａは光軸ＡＺ回りの回転が規制されているため、１−２群回転枠５３の貫通カム溝５３ａ内を相対移動することになり、結果として、貫通直進溝５２ｂに沿って光軸ＡＺと平行な方向に移動することになる。つまり、２群ホルダー６１は、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺを中心に回転すると、光軸ＡＺと平行な方向に直進状態で移動する。

２群レンズ保持枠５８は、光軸ＡＺと平行な方向に直進可能な状態で２群ホルダー６１に支持されている。この２群レンズ保持枠５８は、２群レンズＬ２を保持している。２群レンズ保持枠５８には、後述する超音波アクチュエータユニット８０が設けられている。

３群レンズ保持枠５９は、３−４群回転枠５５の内側に同軸に配置されている。この３群レンズ保持枠５９は、３群レンズＬ３を保持している。この３群レンズ保持枠５９には、光軸ＡＺと平行な方向に後側へ延びるガイド部５９ｃが設けられている。

また、３群レンズ保持枠５９の外周には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）にカムピン５９ａを取り付けるための穴部５９ｂが形成されている。この穴部５９ｂには、カムピン５９ａが３群レンズ保持枠５９の外周側に突出する状態で圧入固定されている。このカムピン５９ａは、３−４群回転枠５５の貫通カム溝５５ｃと固定枠５０の貫通直進溝５０ａとを貫通して、１−２群直進枠５２の貫通穴５２ｄに嵌っている。

すなわち、カムピン５９ａは、固定枠５０の貫通直進溝５０ａに嵌っているため、光軸ＡＺ回りの回転が規制される。この状態で、１−２群回転枠５３の回転に伴って３−４群回転枠５５が光軸ＡＺ回りに回転すると、カムピン５９ａは、光軸ＡＺ回りの回転が規制されているため、３−４群回転枠５５の貫通カム溝５５ｃ内を相対移動することになり、結果として、貫通直進溝５０ａに沿って光軸ＡＺと平行な方向に移動することになる。つまり、３群レンズ保持枠５９は、１−２群回転枠５３が回転すると、光軸ＡＺと平行な方向に直進状態で移動する。

このとき、カムピン５９ａが１−２群直進枠５２の貫通穴５２ｄにも嵌っているため、１−２群直進枠５２はカムピン５９ａと一体となって移動する。つまり、１−２群直進枠５２は、１−２群回転枠５３が回転すると、光軸ＡＺと平行な方向に直進状態で移動する。換言すれば、１−２群直進枠５２は、その貫通穴５２ｄに、光軸ＡＺ回りの回転が固定枠５０の貫通直進溝５０ａにより規制されたカムピン５９ａが嵌っていることによって、光軸ＡＺ中心の回転方向の動きが規制されている。

４群レンズ保持枠６０は、３−４群回転枠５５の内側に同軸に配置されている。この４群レンズ保持枠６０は、４群レンズＬ４を保持している。また、４群レンズ保持枠６０の外周には、その３箇所（例えば１２０゜間隔）にカムピン６０ａを取り付けるための穴部６０ｂが形成されている。この穴部６０ｂには、カムピン６０ａが４群レンズ保持枠６０の外周に突出する状態で圧入固定されている。カムピン６０ａは、３−４群回転枠５５の貫通カム溝５５ｄに嵌っている。さらに、４群レンズ保持枠６０には、ガイド穴６０ｃが形成されている。このガイド穴６０ｃに、３群レンズ保持枠５９のガイド部５９ｃが嵌合している。

すなわち、４群レンズ保持枠６０は、光軸ＡＺ回りの回転が規制された３群レンズ保持枠５９のガイド部５９ｃがガイド穴６０ｃに嵌合しているため、光軸ＡＺ回りの回転が規制される。この状態で、１−２群回転枠５３の回転に伴って３−４群回転枠５５が光軸ＡＺ回りに回転すると、カムピン６０ａは、光軸ＡＺ回りの回転が規制された状態で、３−４群回転枠５５の貫通カム溝５５ｄ内を相対移動することになり、結果として、ガイド穴６０ｃ及びガイド部５９ｃの延設方向に沿って光軸ＡＺと平行な方向に移動することになる。つまり、４群レンズ保持枠６０は、１−２群回転枠５３が回転すると、光軸ＡＺと平行な方向に直進状態で移動する。

リングユニット７２は、ズームリングユニット６３と、フォーカスリングユニット６６と、リングベース６９と、マウントベース７０とを含む。

ズームリングユニット６３は、ズームリング６４とズームリング６４の回転角度を検出するズームリング角度検出部６５とを有する。ズームリング６４は円筒形状であり、固定枠５０に固定されたリングベース６９に対して、光軸ＡＺと平行な方向は規制されたまま、光軸ＡＺ周りに回転自在に保持される。また、ズームリング６４の内周部には、図示せぬ光軸ＡＺ周りのみ規制され、光軸ＡＺと平行な方向には規制されない凹部（図示せず）を有し、１−２群回転枠５３の外周に設けられた凸部（図示せず）に係合する。よって、撮影者等が、ズームリング６４を回転させると、１−２群回転枠５３が回転する。また、ズームリング角度検出部６５は、撮影者等によるズームリング６４の回転角度および回転方向を検出することにより、焦点距離情報をレンズマイコン４０に伝達する。また、ズームリング６４の外周面には、撮像光学系の焦点距離が表示されている。なお、各レンズ群Ｌ１〜Ｌ４の絶対位置については、ズームリング６４の回転角度と連動する図示せぬ検出センサにより検出可能である。ズームリング６４は、撮影者により操作されるズーム操作部の一例である。ズーム操作部は、可動式のレバー等であってもよい。また、１−２群直進枠５２、１−２群回転枠５３、１群ホルダー５４、２群レンズ保持枠５８等は、ズーム操作部の操作を変倍を行うレンズ群に機械的に伝え、変倍を行うレンズ群を光軸方向に移動させるズーム機構の一例である。

フォーカスリングユニット６６は、フォーカスリング６７とフォーカスリング６７の回転角度を検出するフォーカスリング角度検出部６８とを有する。フォーカスリング６７は円筒形状であり、固定枠５０に固定されたリングベース６９に対して、光軸ＡＺと平行な方向は規制されたまま、光軸ＡＺ周りに制限無く回転自在に保持される。また、フォーカスリング６７の回転角度、および回転方向については、フォーカスリング角度検出部６８により検出可能である。このフォーカスリング角度検出部６８は、例えば、フォーカスリング６７の全周に一定間隔にて光軸ＡＺに平行な方向に形成された突起が、図示せぬ２つのフォトセンサの構成部分である発光部と受光部の間を通過することにより、その通過の有無を検出し、フォーカスリング６７の回転角度および回転方向を検出する。フォーカスリング角度検出部６８は、撮影者等によるフォーカスリング６７の回転角度および回転方向を検出することにより、物点距離情報をレンズマイコン４０に伝達する。フォーカスリング６７は、撮影者により操作されるフォーカス操作部の一例である。フォーカス操作部は、可動式のレバー等であってもよい。

レンズマウント７１は、図示せぬレンズマウント接点を有し、ボディーマウント４の図示せぬレンズマウント接点を介して、レンズマイコン４０とボディーマイコン１０との信号の伝達を行う。また、レンズマウント７１は、固定枠５０及びマウントベース７０を介して固定されている。

また、交換レンズ２は、フォーカス動作に伴い、光軸ＡＺと平行な方向に移動可能なフォーカスレンズユニット７８を備えている。このフォーカスレンズユニット７８は、２群レンズＬ２、２群レンズ保持枠５８、２群ホルダー６１、ガイドポール７４ａ、７４ｂ、２群固定枠７５、超音波アクチュエータユニット８０、磁気スケール７６及び磁気センサ７７を有している。このフォーカスレンズユニット７８がフォーカスユニットを構成する。

２群ホルダー６１及び２群固定枠７５は、それぞれ環状に形成されていて、互いの軸心が一致する状態で相対向して配置されている。

ガイドポール７４ａ，７４ｂは、光軸ＡＺと平行な状態で、２群ホルダー６１と２群固定枠７５との間に配置され、両端がそれぞれ２群ホルダー６１及び２群固定枠７５に支持されている。

２群固定枠７５は、環状体の２箇所に、光軸ＡＺと平行な方向に陥没した凹部７５ａ，７５ｂが形成された形状をしている。２群固定枠７５は、この２つの凹部７５ａ，７５ｂにおいて、ガイドポール７４ａ，４７ｂそれぞれの一端部を支持する。

２群レンズ保持枠５８は、２群レンズＬ２（フォーカスレンズ群）を保持すると共に、光軸ＡＺと平行な方向に配設され、両端を２群ホルダー６１と２群固定枠７５の間に固定されたガイドポール７４ａ、７４ｂに沿って光軸ＡＺと平行な方向に摺動自在に構成されている。詳しくは、２群レンズ保持枠５８は、２群レンズＬ２を保持する環状の保持部本体５８ｄと、保持部本体５８ｄに設けられてガイドポール７４ｂが挿通される廻り止め部５８ａ（図１１参照）と、保持部本体５８ｄにおいて光軸ＡＺを挟んで回り止め部５８ａの反対側に設けられて、超音波アクチュエータユニット８０を取り付けるための固定部５８ｂとを有している。廻り止め部５８ａは、保持部本体５８ｄから径方向外方に突出するように設けられていると共に、ガイドポール７４ｂが挿通される貫通孔が形成されている。固定部５８ｂは、保持部本体５８ｄから光軸ＡＺと平行な方向に突出するように設けられた平板状の部材である。固定部５８ｂには、光軸ＡＺと平行な方向に等間隔にて着磁された磁気スケール７６が取り付けられている。

また、磁気センサ７７は、磁気スケール７６の信号を検出するＭＲセンサなどで構成されている。この磁気センサ７７は、磁気スケール７６と対向し且つ磁気スケール７６と所定間隔を保った状態で、２群固定枠７５に固定されている。

これら磁気スケール７６と磁気センサ７７とで位置検出手段が構成されている。

超音波アクチュエータユニット８０は、可動部分８０ａと固定部分８０ｂとにより構成され、２群レンズ保持枠５８を光軸ＡＺと平行な方向に駆動させる。超音波アクチュエータユニット８０の可動部分８０ａは、２群レンズ保持枠５８に設けられた固定部５８ｂにネジ止め等にて取り付けられる。よって、詳しくは後述するが、超音波アクチュエータユニット８０に所定の電流を流すことにより超音波アクチュエータユニット８０の可動部分８０ａが光軸ＡＺと平行な方向に移動するのに伴い、２群レンズ保持枠５８が光軸ＡＺと平行な方向に駆動する仕組みになっている。

次に、超音波アクチュエータユニット８０について、図７から図１０を用いて説明する。

超音波アクチュエータユニット８０は、圧電素子８１、駆動子８２、内ケース８４、外ケース９０、ガイドボール９１、リテーナー９２及び外ケース蓋９３などからなる可動部分８０ａと、摺動板８３及びガイドポール７４ａとから固定部分８０ｂとにより構成される。

圧電素子８１は、ＰＺＴ、水晶等の圧電材料からなる。この圧電素子８１の表面の２箇所に略球形状の駆動子８２が設けられている。この２箇所とは圧電素子８１の屈曲振動の腹の略中心に該当する箇所であり、この箇所に駆動子８２を設けることで圧電素子８１の振動をより有効に活用することができる。

駆動子８２の材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、タングステンカーバイド等が挙げられる。また、駆動子８２の形状は略球状であるが、略球形状とすることにより、圧電素子８１の長さ方向との接触面積を小さくでき、これにより圧電素子８１の屈曲振動を阻害しにくくなり、その結果、超音波アクチュエータとしての効率を向上させることができる。

圧電素子８１の前面には４分割された給電電極８８が設けられ、この給電電極８８に、はんだ８６にてワイヤー８９が接続されており、ワイヤー８９は内ケース８４に設けられた貫通孔（図示せず）から外部へ導出されている。このワイヤー８９を通じて圧電素子８１の給電電極８８に電圧が印加されることにより圧電素子８１が印加電圧の周波数に応じて振動する。本実施形態では、圧電素子８１の特定の給電電極に特定の周波数の交流電圧を印加することにより、圧電素子８１に図１３に示す屈曲振動の２次モード、および図１４に示す伸縮振動の１次モードが誘起させている。屈曲振動の共振周波数、および伸縮振動の共振周波数は、それぞれ圧電素子の材料、形状等により決定されるが、この２つの周波数を略一致させ、その近傍の周波数の電圧を印加させることにより、圧電素子８１には、屈曲２次モードと伸縮１次モードが調和的に誘起される。このとき、対角線方向に配置された２つの給電電極８８，８８を１組として、前記周波数の２系統の印加電圧を電圧値を等しくして且つ互いの位相が９０°異なる状態で２組の給電電極８８，８８にそれぞれ印加することによって、圧電素子８１に長手方向（Ｚ軸方向）への伸縮１次モードと短手方向（Ｙ軸方向）への屈曲２次モードとを誘起させ、図１５（ａ）〜（ｄ）に示す形状の変化を順番に起こさせている。

こうして、圧電素子８１が振動する結果、圧電素子８１に設けられた駆動子８２が紙面方向から見て略楕円運動（即ち、周回運動）を起こす。すなわち、圧電素子８１の屈曲振動と伸縮振動の合成により駆動子８２が楕円運動を起こす。

尚、上記はんだ８６が形成されている圧電素子８１の部位は、伸縮振動および屈曲振動のノード部周辺であり、ワイヤー８９を接続する部位としてこのノード部を使用することにより圧電素子８１の振動におよぼす悪影響、すなわち、はんだ８６形成による圧電素子８１への不要な負荷をできるだけ抑制しようとするものである。

この圧電素子８１は、内ケース８４に収容されている。このとき、駆動子８２，８２は、内ケース８４から外部に突出している。

また、圧電素子８１は、内ケース８４内に設けた支持体８５により支持されている。支持体８５は、例えば導電性シリコンゴムなどにて構成される。

詳しくは、内ケース８４の内壁面のうち、圧電素子８１の長手方向を向く側面と対向する内壁面に壁面支持体８５ａ、８５ｃを設けられ、圧電素子８１に側圧（長手方向の圧力）がかかる構成となっている。また、内ケース８４の内壁面のうち、圧電素子８１の短手方向を向く側面であって駆動子８２が設けられていない方の面と対向する内壁面（内底面）にも裏面支持体８５ｂが設けられ、圧電素子８１を支持し、圧電素子８１に与圧がかかる構成となっている。裏面支持体８５ｂは、２個の駆動子８２が略同一圧力にて、詳しくは後述する摺動板８３に当接するように設けられており、これにより安定した動作を行うことができる。

また、内ケース８４は、外ケース９０内に固定される。外ケース９０の光軸ＡＺと平行な方向における両端側には、ガイドポール７４ａを支持する軸受け部９０ａ，９０ｂが構成され、外ケース９０は、ガイドポール７４ａに対して摺動可能な構成となる。内ケース８４は、駆動子８２，８２とガイドポール７４ａとの間に摺動板８３が配置されるようにして外ケース９０に固定される。さらにガイドポール７４ａの上側（摺動板８３と反対側）にリテーナー９２にて保持された２個のガイドボール９１が配置される。そして、外ケース蓋９３が、ガイドボール９１に対してガイドポール７４ａ側へ与圧をかけるようにして、外ケース９０に固定される。こうすることで、ガイドポール７４ａと摺動板８３とは所定の圧力にて圧接固定されることになる。尚、摺動板８３はガイドポール７４ａに接着されていてもよい。

摺動板８３の材料としてはアルミナが挙げられ、駆動子８２にアルミナを用いる場合磨耗の観点から、摺動板８３のアルミナは駆動子８２のアルミナよりも柔らかいものを用いることが望ましい。

すなわち、圧電素子８１の伸縮振動の振動方向がガイドポール７４ａの軸方向と同方向（光軸ＡＺと平行な方向）になり、屈曲振動の振動方向がガイドポール７４ａの軸方向と垂直となるように圧電素子８１が配置される。

前記外ケース９０が、２群レンズ保持枠５８の固定部５８ｂに取り付けられている。

ここで、圧電素子８１、駆動子８２、支持体８５及び内ケース８４等が超音波アクチュエータを構成し、外ケース９０、さらには、該外ケース９０と一体的に構成された、外ケース蓋９３、２群レンズ保持枠５８及び２群レンズＬ２が可動体を構成し、摺動板８３及びガイドポール７４ａが固定体を構成する。つまり、圧電素子８１等で構成される超音波アクチュエータは、可動体である外ケース９０に取り付けられており、固定体である摺動板８３やガイドポール７４ａに対して外ケース９０等と共に相対的に移動することができるように構成されている。

次に、上記構成の超音波アクチュエータユニット８０の動作について説明する。圧電素子８１の特定の給電電極に、特定の周波数の交流電圧を印加することにより圧電素子８１は、屈曲振動の２次モードおよび、伸縮振動の１次モードが誘起される。その結果、圧電素子８１に設けられた駆動子８２が紙面方向から見て略楕円運動を起こす。

こうして周回運動を行う駆動子８２は、一部の区間では摺動板８３との間の摩擦力を増大させながら周回運動を行い、別の区間では摺動板８３との間の摩擦力を減少させながら周回運動を行う。その結果、摺動板８３との間の摩擦力が増大したときには、駆動子８２が設けられている圧電素子８１が、固定体である摺動板８３やガイドポール７４ａに対して相対移動する。その結果、圧電素子８１を収容する内ケース８４、さらには、内ケース８４が取り付けられた外ケース９０、ひいては、２群レンズＬ２が、ガイドポール７４ａに沿って光軸ＡＺと平行な方向に移動する。

すなわち、駆動子８２の楕円運動により、摺動板８３及びガイドポール７４ａに対して、圧電素子８１、駆動子８２、外ケース９０等により構成されている可動部分８０ａが、光軸ＡＺと平行な方向に移動する。ここで、可動部分８０ａには、２群レンズ保持枠５８の固定部５８ｂが取り付けられているため、可動部分８０ａと一体的に２群レンズ保持枠５８も光軸ＡＺと平行な方向に移動する。すなわち、超音波アクチュエータユニット８０は、フォーカスレンズ群と一体となって光軸ＡＺと平行な方向に往復自在に移動する自走式の構成となる超音波アクチュエータとしての役割をなしている。

このとき、前記磁気センサ７７を使用して位置検出を行い、フィードバック制御を行うことにより、高速応答性に加え、高分解能、高精度、低騒音、高トルクなリニアアクチュエータを構成することが可能となり、（後述するカメラシステム１として）優れたフォーカス特性を得ることができる。なお、２群レンズＬ２、つまり２群レンズ保持枠５８の原点位置は、図示せぬフォトセンサ等により検出することができる。また、原点位置からの相対位置については、磁気センサ７７からの出力値をカウントすることにより、２群レンズＬ２がどの位置にいるかどうかを常に検出することができる。

また、フォーカスレンズユニットは、図１１、図１２に示すように別の構成も考えられる。

図１１に示すフォーカスレンズユニット７８の構成は、２群レンズ保持枠５８を光軸ＡＺと平行な方向に支持するガイドポール７４として、超音波アクチュエータユニット８０を支持するガイドポール７４ａに替わりに、新たにガイドポール７４ｃを設けたものである。ガイドポール７４ｃの両端は、２群レンズ保持枠５８に設けた２つの軸受け部５８ｃに支持されることにより、廻り止め部５８ａとの３点により、光軸ＡＺと垂直な平面が一意的に決定する。よって、超音波アクチュエータユニット８０の２群レンズ保持枠５８への取付けばらつき等によるガイドポール７４ａの光軸ＡＺに対する傾きの影響を受けないので、より正確に、２群レンズＬ２は光軸ＡＺと平行な方向に支持することが可能となる。なお、この構成においては、超音波アクチュエータユニット８０用のガイドポール７４ａの両端については、その光軸ＡＺと平行な方向のみ板バネ等により付勢し、その他の方向については自由度を持たせることにより、ガイドポール７４ｂ、７４ｃにて決定する位置精度に対しては、悪影響を及ぼさない構成となっている。

さらに、図１２に示すフォーカスレンズユニット７８の構成は、図１１に示す構成に対し、超音波アクチュエータユニット８０をさらに１つ追加したものである。２群レンズ保持枠５８を２つの超音波アクチュエータユニット８０にて駆動することにより、例えば、高倍率レンズなどのフォーカスレンズ群の重量が大きい光学系に対しても、余裕を持って駆動することが可能となる。

尚、超音波アクチュエータユニット８０に替わり、２群レンズＬ２を光軸ＡＺと平行な方向に往復自在に移動させるアクチュエータとして、電磁式のリニアアクチュエータ、あるいはステッピングモータを用いてもよい。

電磁式のリニアアクチュエータについては、２群レンズＬ２が搭載される可動部側にコイルを、固定部側にマグネットとヨークとを配設し、コイルに電流を流すことにより、２群レンズＬ２を光軸ＡＺと平行な方向にリニア駆動することができる。尚、固定部側にコイルを、可動部側にマグネットとヨークとを配設してもよい。

ステッピングモータについては、２群レンズＬ２が搭載される可動部側に係合部を、固定部側に該係合部と係合するリードスクリューを設けて、ステッピングモータを構成する。このステッピングモータは、リードスクリューを回転させ、係合部により回転運動を直線運動に変換することにより、２群レンズＬ２を光軸ＡＺと平行な方向にリニア駆動することができる。
（１．２：カメラ本体）
図４において、カメラ本体３の筐体３ａは、被写体を撮影する際に撮影者等によって支持される。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の背面には、表示部２０と電源スイッチ２５と撮影／再生モード切換操作部２６と十字操作キー２７とＭＥＮＵ設定操作部２８とＳＥＴ操作部２９が設けられている。筐体３ａの上面には、シャッター操作部３０が設けられる。

ボディーマウント４は、交換レンズ２のレンズマウント７１と機械的及び電気的に接続可能である。ボディーマウント４は、レンズマウント７１を介して、交換レンズ２との間で、データを送受信可能である。ボディーマウント４は、後述するボディーマイコン１０から受信した露光同期信号をレンズマウント７１を介してレンズマイコン４０に送信する。また、ボディーマイコン１０から受信したその他の制御信号をレンズマウント７１を介してレンズマイコン４０に送信する。また、ボディーマウント４は、レンズマウント７１を介してレンズマイコン４０から受信した信号をボディーマイコン１０に送信する。また、ボディーマウント４は、電源部（図示せず）から受けた電力をレンズマウント７１を介して交換レンズ２全体に供給する。

電源スイッチ２５は、カメラシステム１あるいはカメラ本体３の電源の入切を行うための操作部材である。電源スイッチ２５により電源がＯＮ状態になると、カメラ本体３および交換レンズ２の各部に電源が供給される。

撮影／再生モード切換操作部２６は、撮影モード又は再生モードに切換えるための操作部材であり、撮影者等はレバーを回動させて切換えることができる。

十字操作キー２７は、撮影者等が上下左右の部位を押圧して、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ための操作部材である。

ＭＥＮＵ設定操作部２８は、カメラシステム１の各種動作を設定するための操作部材である。

ＳＥＴ操作部２９は、各種メニューの実行を確定するための操作部材である。

シャッター操作部３０は、撮影の際に撮影者等によって操作される、例えばレリーズボタンである。シャッター操作部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。シャッター操作部３０は、半押し操作と全押し操作が可能な二段式の押下スイッチであり、撮影者等が半押し操作すると測光処理及び測距処理を開始する。続いて撮影者等が全押し操作するとタイミング信号が出力される。

カメラ本体３は主に、被写体を撮像する撮像部３５と、撮像部３５などの各部の動作を制御する本体制御部としてのボディーマイコン１０と、撮影された画像や各種情報を表示する画像表示部３６と、被写体像を視認するファインダ部３８とから構成されている。

撮像部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とから構成されている。本実施の形態における合焦方法については、撮像センサ１１で生成された画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカスを用いる。よって、コントラスト方式を用いることにより、カメラシステムとして、精度の良いフォーカス動作を実現することができる。

撮像センサ１１は、撮像光学系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（シャッター駆動モータ）３２を駆動し、シャッターユニット３３を動作させる。

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、各種シーケンスをコントロールする。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２から焦点距離情報など、カメラシステム１を制御する上で不可欠な情報を取得し、制御する機能を有している。

ボディーマイコン１０は、電源スイッチ２５、シャッター操作部３０、撮影／再生モード切換操作部２６、十字操作キー２７、ＭＥＮＵ設定操作部２８及びＳＥＴ操作部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内のメモリ部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。ボディーマイコン１０は本発明の制御部の一例である。

ボディーマイコン１０は、シャッター操作部３０等の操作部材からの指示に応じて、撮像センサ１１等のカメラシステム全体を制御する。

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する。また、ボディーマイコン１０は、これと並行して、垂直同期信号に基づいて、露光同期信号を生成する。これは、ボディーマイコン１０が垂直同期信号を基準にして、露光開始タイミングと露光終了タイミングとを予め把握しているために、露光同期信号を生成できるのである。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７１を介してレンズマイコン４０に周期的に繰り返して出力する。レンズマイコン４０は、露光同期信号に同期して、２群レンズＬ２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定期的に生成する。撮像センサ駆動制御部１２は、読み出し信号及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（図示省略）で生成された画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出す。

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レンズ群を制御する制御部を構成する。

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、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から画像読み出し／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の指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の指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。かかる圧縮方法として、例えば１フレームの画像信号ごとに圧縮する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により画像読み出し／記録部１８に記録される。ここで、動画像の記録の場合、複数の画像信号をそれぞれ１フレームの画像信号ごとに圧縮する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。

画像読み出し／記録部１８は、画像記録制御部１９の指令に基づいて、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又は動画ファイルを作成する。そして、画像読み出し／記録部１８は、画像記録制御部１９の指令に基づいて、静止画ファイル又は動画ファイルを記録する。画像読み出し／記録部１８は、例えば内部メモリ及び／又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。

画像表示部３６は、例えば液晶モニタで構成された表示部２０を有している。表示部２０は、画像表示制御部２１からの指令に基づいて、画像読み出し／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。ここで表示部２０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と、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とがある。

ファインダ部３８は、撮像センサ１１を介して取得された画像信号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。撮影者は、ファインダ接眼窓９を覗くことで液晶ファインダ８に表示された画像信号を視認することができる。
＜２：カメラシステムの動作＞
図１〜図６を用いてカメラシステム１の動作について説明する。
（２．１：撮像前の動作）
このカメラシステム１は、２つの撮影モードを有する。１つ目は、撮影者等がファインダ接眼窓９を観察しながら撮影するファインダ撮影モードである。ファインダ撮影モードにおいては、画像表示制御部２１が、例えば液晶ファインダ８を駆動することにより実行される。液晶ファインダ８には、撮像センサ１１を介して被写体の画像、いわゆるスルー画像が表示される。一方、２つ目のモニタ撮影モードにおいては、画像表示制御部２１が、例えば表示部２０を駆動することにより実行される。表示部２０には、いわゆるスルー画像が表示される。なお、この２つの撮影モードの切り替えは、撮影モード切り替えボタン３４にて行うことができる。
（２．２：静止画像の撮影時の動作）
−ズーム動作−
次に、撮影者等が、ズーム操作を行う際の交換レンズ２の動作を説明する。

撮影者等によりズームリング６４が回転操作されると、ズームリング６４に連結された１−２群回転枠５３にその回転運動が伝達される。１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ周りに回転すると、１−２群回転枠５３は固定枠５０のカム溝５０ｂに案内され、１−２群回転枠５３は、光軸ＡＺ回りに回転しながら、光軸ＡＺに平行な方向に移動する。また、１−２群直進枠５２は、１−２群回転枠５３と一体にて、光軸ＡＺと平行な方向に直進移動する。

１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ周りに回転すると、カムピン５４ａがカム溝５３ａに案内され、１群ホルダー５４と、１群ホルダー５４に固定された１群レンズ保持枠５７が光軸ＡＺと平行な方向に直進移動する。また、１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ方向周りに回転すると、カムピン６１ａがカム溝５３ｂに案内され、２群ホルダー６１、２群レンズ保持枠５８とが一体となり、光軸ＡＺに平行な方向に直進移動する。つまり、フォーカスレンズユニット７８が、光軸ＡＺと平行な方向に移動する。

１−２群回転枠５３が光軸ＡＺ周りに回転すると、カムピン５５ａがカム溝５０ｂに案内され、３−４群回転枠５５が光軸ＡＺ周りに回転すると共に、光軸ＡＺと平行な方向に移動する。

３−４群回転枠５５が光軸ＡＺ周りに回転すると、カムピン５９ａが貫通直進溝５０ａに案内され、３群レンズ保持枠５９が光軸ＡＺに平行な方向に移動する。また、３−４群回転枠５５が光軸ＡＺ周りに回転すると、カムピン６０ａがカム溝５５ｄに案内され、４群レンズ保持枠６０が光軸ＡＺと平行な方向に移動する。

よって、ズームリング６４を回転させることにより、交換レンズ２は、図５に示す広角端の状態から、図６に示す望遠端の状態へと、各レンズ群Ｌ１〜Ｌ４が光軸ＡＺと平行な方向に移動し、所定のズーム位置にて撮影することが可能となる。

このとき、フォーカスレンズユニット７８は、ズームリング６４の回転操作により、１−２群回転枠５３と１−２群直進枠５２の移動に伴い、光軸ＡＺと平行な方向に機械的に移動する。ここで、２群レンズＬ２のみは、最適な合焦状態となるように、予め交換レンズ２内に記憶されたトラッキング情報（後述のトラッキングテーブル）に基づき、超音波アクチュエータユニット８０によりフォーカスレンズユニット７８の中にて電気的に駆動制御される。例えば、２群レンズＬ２は、トラッキング情報に基づいて、超音波アクチュエータユニット８０の駆動により、無限遠にて合焦した状態で、広角端から望遠端、あるいはその逆の望遠端から広角端に移動した場合も、無限遠にて合焦した状態を維持する。

詳しくは、ズームリング６４が回転操作されると、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３及び４群レンズＬ４が光軸ＡＺに沿って移動する。これにより、撮像光学系Ｌは、被写体像の倍率を変化させる。このとき、当然ながら、２群レンズＬ２も２群レンズ保持枠５８を介して２群ホルダー６１に支持された状態で光軸ＡＺに沿って移動する。ここで、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３及び４群レンズＬ４の相対的な位置関係が変化すると、撮像センサ１１上に結像する被写体像のフォーカス状態も変化する。つまり、撮像センサ１１上に焦点を結んでいる被写体の物点距離（以下、被写体距離ともいう）が変化する。

そこで、超音波アクチュエータユニット８０を駆動することで、２群レンズＬ２を保持する２群レンズ保持枠５８を、カム機構によって移動する２群ホルダー６１に対して、相対移動させる。つまり、２群レンズＬ２を２群ホルダー６１駆動用のカム機構とは独立して移動させる。具体的には、変倍動作に伴って被写体距離が実質的に一定となるように２群レンズＬ２を光軸ＡＺに沿って移動させる。尚、被写体距離が実質的に一定とは、被写体距離が所定の被写界深度内に収まる程度のものを含む概念である。

ここで、変倍動作を伴っても被写体距離が実質的に一定となる２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向の位置をトラッキングテーブルという。言い換えると、トラッキングテーブルとは、被写体距離ごとに定められた焦点距離と２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向の位置との関係である。尚、焦点距離は、ズームリング６４の回転位置と言い換えることもでき、１群レンズＬ１、３群レンズＬ３又は４群レンズＬ４の光軸ＡＺ方向の位置と言い換えることもでき、ズームリング角度検出部６５の検出結果と言い換えることもできる。また、２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向の位置とは、２群ホルダー６１に対する２群レンズＬ２の位置と言い換えることができ、交換レンズ２内における２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向の位置と言い換えることができる。本実施形態で用いるトラッキングテーブルは、前述の言い換えで表されるいずれの関係をも用いることができる。

トラッキングテーブルは、交換レンズ２内のメモリに格納されている。具体的には、ズームリング６４の回転位置情報と２群レンズＬ２の交換レンズ２内における光軸ＡＺ方向の位置情報の関係が、被写体距離（例えば、０．５ｍ、１．０ｍ、２．０ｍ、∞等）ごとにテーブル情報としてメモリに格納されている。

まず、レンズマイコン４０は、被写体距離に対応する２群レンズＬ２の位置に関する情報、例えば、２群レンズＬ２の交換レンズ２内における光軸ＡＺ方向の位置情報を取得すると共に、焦点距離に対応する２群レンズＬ２の位置に関する情報、例えば、ズームリング６４の回転位置情報を取得する。そして、レンズマイコン４０は、取得した、被写体距離に対応する２群レンズＬ２の位置に関する情報に基づいて、該被写体距離に対応するトラッキングテーブルを選択する。

次に、レンズマイコン４０は、焦点距離に対応する２群レンズＬ２の位置に関する情報、例えば、ズームリング６４の回転位置情報を再度、取得する。そして、レンズマイコン４０は、焦点距離の変化速度、即ち、ズームリング６４の回転速度を求める。

続いて、レンズマイコン４０は、ズームリング６４の現在の回転位置とズームリング６４の回転速度とから所定時間経過後のズームリング６４の回転位置を予測し、先に選択しておいたトラッキングテーブルに基づいて、該ズームリング６４の回転位置における２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向位置を求める。

そして、レンズマイコン４０は、取得した光軸ＡＺ方向位置を目標位置として、所定時間経過後に２群レンズＬ２が該目標位置に位置するように、超音波アクチュエータユニット８０を駆動して２群レンズＬ２を移動させる。

このように電子トラッキング動作においては、レンズマイコン４０は、変倍動作に伴う焦点距離を予測して、予測された焦点距離に対応した、２群レンズＬ２の目標位置をトラッキングテーブルから取得し、撮像光学系Ｌの変倍動作と並行して、超音波アクチュエータユニット８０により２群レンズＬ２を該目標位置へ移動させる。この動作を所定の時間間隔で実行する。こうすることで、ズームリング６４が回転操作されて撮像光学系Ｌの焦点距離が変化しても、２群レンズＬ２がトラッキングテーブルに基づいて焦点距離に応じた光軸ＡＺ方向位置に移動し、被写体距離が実質的に一定に保たれる。尚、これらの制御は、レンズマイコン４０ではなく、ボディーマイコン１０が行ってもよい。

同様に、例えば１ｍなどの近距離にて合焦した状態で、広角端から望遠端、あるいはその逆の望遠端から広角端に移動した場合も、超音波アクチュエータユニット８０の駆動により、近距離にて合焦した状態を維持するので、スムーズなズーム動作を行うことが可能となる。

−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と、マニュアルフォーカス撮影モードとの２つのフォーカスモードを有する。デジタルカメラ１の操作を行う撮影者等は、デジタルカメラ本体１に設けられたオートフォーカス撮影モード、マニュアルフォーカス撮影モード設定ボタンにより、所定の撮影モードを設定する。

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、シャッター操作部３０が半押しされるかどうかを監視する。シャッター操作部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コマンドを発信する。オートフォーカス開始コマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する旨を示すコマンドである。これを受けて、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超音波アクチュエータユニット８０を駆動制御する。詳しくは、レンズマイコン４０は、フォーカスレンズ駆動制御部４１へ制御信号を送信し、超音波アクチュエータユニット８０を駆動して、２群レンズＬ２を微動させる。

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へ指令を送信する。デジタル信号処理部１５は、受信した指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（この方法は知られている）。この算出した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。そして、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。そのため、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、コントラストピークを求め、合焦点を抽出できたかどうかを監視する。具体的には、ＡＦ評価値が極大値となる２群レンズＬ２の位置を合焦点として抽出する。

このレンズ駆動の方式としては、一般的には山登り方式が知られている。詳しくは、ボディーマイコン１０は、レンズマイコン４０を介して超音波アクチュエータユニット８０を駆動することで、ＡＦ評価値が増大する方向へフォーカスレンズ群を動かし、そのレンズ位置ごとのＡＦ評価値を求める。この動作を、ＡＦ評価値のピークが検出されるまで、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。

そして、ボディーマイコン１０は、抽出した合焦点に対応する位置に２群レンズＬ２が位置するように、レンズマイコン４０を介して制御信号をフォーカスレンズ駆動制御部４１へ送信する。フォーカスレンズ駆動制御部４１は、ボディーマイコン１０（又は、レンズマイコン４０）からの制御信号に基づいて、超音波アクチュエータユニット８０を駆動するための駆動信号を生成する。超音波アクチュエータユニット８０は、駆動信号に基づいて駆動される。超音波アクチュエータユニット８０の駆動により、２群レンズＬ２が自動で光軸ＡＺと平行な方向へ抽出した合焦点に対応する位置まで移動する。

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、撮影者等のシャッター操作部３０の半押し動作実行後、瞬時に実行される。

また、この状態では、カメラシステム１は、撮像センサ１１で生成した画像データが示す画像をスルー画像として表示部２０に表示する制御モードで動作し得る。この制御モードをライブビューモードという。ライブビューモードでは、スルー画像が動画で表示部２０に表示されるので、使用者は、表示部２０を見ながら静止画像、あるいは動画像を撮像するための構図を決めることができる。表示部２０を用いてライブビューモードの他に、使用者が選択できる制御モードとしては、交換レンズ２からの被写体像を液晶ビューファインダー（ファインダ部３８）に導く第２のライブビューモードもある。

このように、表示部２０を用いたライブビューモード（スルー画像モード）におけるオートフォーカス動作の方式としては、コントラスト方式が適している。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いるので、その画像データを用いたコントラスト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。

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。

撮影者等によりフォーカスリング６７が回転操作されると、フォーカスリング角度検出部６８は回転角度を検出し、その回転角度に応じた信号を出力する。フォーカスレンズ駆動制御部４１は、フォーカスリング角度検出部６８から信号を受信可能であり、超音波アクチュエータユニット８０へ信号を送信可能である。フォーカスレンズ駆動制御部４１は、判断した結果をレンズマイコン４０へ送信する。フォーカスレンズ駆動制御部４１は、レンズマイコン４０からの制御信号に基づいて超音波アクチュエータユニット８０を駆動する。詳しくは、レンズマイコン４０は、フォーカスリング回転角度信号に基づいて、超音波アクチュエータユニット８０を駆動する駆動信号を生成する。駆動信号により超音波アクチュエータユニット８０が光軸ＡＺと平行な方向に移動すると、超音波アクチュエータユニット８０に固定された２群レンズ保持枠５８も、光軸ＡＺと平行な方向に移動する。図５に示す広角端の状態では、２群レンズＬ２は、被写体までの距離は無限の位置であるが、被写体までの距離が近くなるに従い、２群レンズＬ２は、Ｚ軸の正の方向へ移動する。同様に、図６に示す望遠端の状態では、２群レンズＬ２は、被写体までの距離は無限の位置であるが、被写体までの距離が近くになるに従い、２群レンズＬ２は、Ｚ軸の正の方向に移動し、広角端の場合に比べ、その移動量は多くなる。

以上のようにして、デジタルカメラ１のマニュアル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。撮影者等は、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６７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シングモードにおいて、撮影者等がシャッター操作部３０を全押し操作すると、その状態のまま撮影が行われる。

−撮影動作−
撮影者によりシャッター操作部３０が全押しされると、測光センサ（図示せず）からの出力に基づいて計算された絞り値にするようボディーマイコン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がコントロールされ、指示された絞り値まで絞りを絞り込む。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の駆動命令が出力され、シャッターユニット３３の動作が指示される。撮像センサ駆動制御部１２は、測光センサ（図示せず）からの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、撮像センサ１１を露光する。

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。画像読み出し／記録部１８は、画像記録制御部１９の指令に基づいて、画像信号を内部メモリ及び／又はリムーバブルメモリに記録する。画像読み出し／記録部１８は、画像記録制御部１９の指令に基づいて、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、内部メモリ及び／又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からのリセット完了情報と露光後の一連処理の完了を待ち、その後、シャッター操作部３０の状態が、押し込みされていないことを確認し、撮影シーケンスを終了する。
（２．３：動画像の撮影時の動作）
カメラシステム１は、動画像を撮影する機能も有している。動画像の撮影時には、定常的に撮像センサ１１で画像データを生成している。ボディーマイコン１０は、動画像の撮影時に画像データに基づいて２群レンズＬ２を制御して、オートフォーカス動作を継続して行う制御モード（以下、常時ＡＦモードともいう）を有している。具体的には、ボディーマイコン１０がレンズマイコン４０を制御することで常時ＡＦモードを実行する。ここで、動画像の撮影とは、動画像を画像記録制御部１９により画像読み出し／記録部１８に記録しながら撮影を行う動画記録撮影と、動画像を画像記録制御部１９により画像読み出し／記録部１８に記録せずに撮影を行う上述のライブビューモードとを含む概念である。

−常時ＡＦモード−
以下、常時ＡＦモードの動作について説明する。

まず、前述の電子トラッキングの開始時と同様の手順で、レンズマイコン４０は、被写体距離に対応するトラッキングテーブルを選択すると共に、現在の焦点距離及び焦点距離の変化速度（即ち、ズームリング６４の回転位置及び回転速度）を求める。

そして、レンズマイコン４０は、ウォブリング（微小往復振動）を実行する。

詳しくは、レンズマイコン４０は、現在の焦点距離及び焦点距離の変化速度に基づいて、現在の時間を基準に所定の第１時間後の焦点距離、所定の第２時間後の焦点距離及び所定の第３時間後の焦点距離を求める。次に、レンズマイコン４０は、選択したトラッキングテーブルを参照して、第１時間後及び第２時間後の焦点距離に対応する２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向位置を求める。ここで、レンズマイコン４０は、トラッキングテーブルに基づいて求められる、第１時間後の焦点距離に対応する２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向位置よりも被写体距離が所定量だけ長くなる光軸ＡＺ方向位置を第１目標位置に設定する。また、レンズマイコン４０は、トラッキングテーブルに基づいて求められる、第２時間後の焦点距離に対応する２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向位置よりも被写体距離が所定量だけ短く光軸ＡＺ方向位置を第２目標位置に設定する。

続いて、レンズマイコン４０は、２群レンズＬ２が第１時間後に第１目標位置に、第２時間後に第２目標位置に位置するように、超音波アクチュエータユニット８０を駆動する。このとき、ボディーマイコン１０は、２群レンズＬ２が第１目標位置に位置するときを含む期間に撮像センサ１１から出力される画像データに基づいて、ＡＦ評価値を算出する。このときのＡＦ評価値を第１ＡＦ評価値とする。また、ボディーマイコン１０は、２群レンズＬ２が第２目標位置に位置するときを含む期間に撮像センサ１１から出力される画像データに基づいて、ＡＦ評価値を算出する。このときのＡＦ評価値を第２ＡＦ評価値とする。

そして、ボディーマイコン１０は、第１ＡＦ評価値と第２ＡＦ評価値とを比較する。その結果、第１ＡＦ評価値の方が第２ＡＦ評価値よりも大きいときには、ボディーマイコン１０は、現在設定されているトラッキングテーブルに対応する被写体距離よりも長い被写体距離に対応するトラッキングテーブルを選択し直す。一方、第２ＡＦ評価値の方が第１ＡＦ評価値よりも大きいときには、ボディーマイコン１０は、現在設定されているトラッキングテーブルに対応する被写体距離よりも短い被写体距離に対応するトラッキングテーブルを選択し直す。

次に、レンズマイコン４０は、選択し直したトラッキングテーブルに基づいて前記第３時間後の焦点距離に対応する２群レンズＬ２の光軸ＡＺ方向位置を求めて、該光軸ＡＺ方向位置を第３目標位置に設定し、２群レンズＬ２が第３時間後に第３目標位置に位置するように、超音波アクチュエータユニット８０を駆動する。

尚、ズームリング６４が回転操作されていないときには、第１時間後、第２時間後及び第３時間後の焦点距離は同じであり、第１目標位置及び第２目標位置は、現在の２群レンズＬ２の位置から光軸ＡＺ方向に前後した位置になる。

常時ＡＦモード中は、この動作を繰り返す。

こうすることで、ズームリング６４が回転操作されて撮像光学系Ｌの焦点距離が変化しても、２群レンズＬ２がトラッキングテーブルに基づいて焦点距離に応じた光軸ＡＺ方向位置に移動し、被写体距離が実質的に一定に保たれる。これに加えて、トラッキングテーブルが適切に選択されていなかった場合や、被写体とカメラシステム１との光軸ＡＺ方向の距離が変化することでトラッキングテーブルが適切でなくなった場合であっても、画像のＡＦ評価値に基づいて適切なトラッキングテーブルが選択し直されるため、良好な合焦状態を保つことができる。

ただし、２群レンズＬ２の移動速度にも上限があるため、撮影者によるズームリング６４の回転操作が高速過ぎて、所定時間経過後の予測焦点距離に対応する光軸ＡＺ方向位置まで２群レンズＬ２を移動させることが困難なときには、レンズマイコン４０はウォブリングを行わず、前述の電子トラッキングと同様の制御を行う。

常時ＡＦモードによれば、動画記録撮影時に、良好な合焦状態を保った動画像の記録が可能となる。また、常時ＡＦモードによれば、良好な合焦状態を保ったライブビューモードが可能となる。ここで、ライブビューモードにおいて良好な合焦状態を保つことにより、例えば、レリーズタイムラグを短くすることができるといった効果や、被写体距離に応じて各種制御モードを切り替えることができるといった効果を得ることができる。
＜本実施形態の効果＞
以上、本実施形態によれば、リニアアクチュエータを用いてフォーカスレンズ群を駆動することによって、カムを用いてフォーカスレンズ群を駆動する場合に比べて、フォーカスレンズ群の移動における反転動作を円滑且つ高速に行うことができる。そして、上述の山登り方式のオートフォーカスを円滑且つ高速に行うことができる。また、上述のウォブリングを円滑且つ高速に行うことができる。

また、リニアアクチュエータを含むフォーカスユニット自体をズームレンズ群と共にカム機構により駆動するようにしているため、使用者によりズーム操作部が高速に操作された場合でも、フォーカスレンズ群をカム機構により高速に移動させることができる。したがって、変倍動作の前後で被写体距離を実質的に一定に保ちたい場合に、リニアアクチュエータは、フォーカスレンズの移動すべき量からフォーカスレンズがカム機構により移動する分を差し引いた量だけフォーカスレンズを移動すればよく、使用者によるズーム操作部の高速操作への対応が容易となる。

尚、フォーカスユニットを駆動するカム機構のガタを小さくすれば、円滑且つ高速に行うことができるため、好ましい。この場合、カム機構の動作により大きな動力が必要となるが、例えば、フォーカスレンズの変倍動作を使用者の操作のみで行うようにすれば、即ち、電動での変倍操作を行わないようにすれば可能である。使用者の操作による動力は、一般に、電動での動力発生源による動力よりも大きいからである。また、例えば、カム機構の動作の動力発生源として、ガタを小さくした分、より大きな動力を発生するものを用いることもできる。この場合、より大きな動力を発生する分、動力発生源が大型化し、また、消費電力が増加するため、上述のように変倍動作を手動専用とすることが好ましい。

また、リニアアクチュエータとして超音波アクチュエータを採用することによって、ギア列を用いたＤＣモータなどのような駆動時のギア音の発生を防止することができるため、フォーカス時の駆動音が記録されてしまうことを防止することができる。すなわち、フォーカスレンズ群を、高分解能、高性能、低騒音にて駆動することができる。その結果、静止画撮影のみならず、従来の一眼レフでは実現できなかった動画撮影が可能となる。

また、通常、被写体に近いほどレンズの有効径が大きくなる。したがって、被写体側に近いほど、レンズの直径が大きくなる。本実施形態に係るフォーカルレンズ群は、被写体側から２番目に配置されたレンズ群であるため、レンズの直径は大きく、重量も大きい。したがって、フォーカスレンズ群をリニアアクチュエータだけで移動する場合、使用者によるズーム操作部の高速操作に対応して重いフォーカスレンズ群を高速に移動させる必要がある。そのため、より大きいリニアアクチュエータを設ける必要がある。しかし、本実施形態では、上述のように、使用者によりズーム操作部が高速に操作された場合でも、フォーカスレンズ群が変倍動作に伴ってカム機構により光軸ＡＺ方向に移動するため、リニアアクチュエータは、フォーカスレンズ群の移動すべき量からフォーカスレンズがカム機構により移動する分を差し引いた量だけフォーカスレンズ群を移動すればよい。つまり、変倍動作時のフォーカスにおいて、被写体像を合焦させるために必要なフォーカスレンズ群の移動距離のうちの一部についてはカム機構を用いてフォーカスレンズ群を移動させ、残りの部分についてはリニアアクチュエータを用いてフォーカスレンズ群を移動させるように構成することで、リニアアクチュエータによる移動量を抑えることができ、結果として、リニアアクチュエータを大型化を防止することができる。さらには、変倍動作時のフォーカスにおいて、フォーカスレンズ群をカム機構を用いて、被写体像を合焦させるために必要な移動距離だけ粗く移動させた後、リニアアクチュエータによってフォーカスレンズ群の位置を調整して被写体像を合焦させるように構成することもできる。このように、本実施形態によれば、リニアアクチュエータを大型化することなく、フォーカスレンズ群を被写体側から２番目に配置することができ、レンズ設計の自由度を高めることができる。

また、カメラ本体に設けた撮像素子にて、コントラスト検出によるＡＦ動作を行うことにより、従来の反射ミラーを用いた位相差検出方式を用いることがないので、反射ミラーユニットを除去したシステムを構築できるので、カメラ本体の小型化を図ることができる。

また、反射ミラーユニットの除去により、レンズバックを短くできるため、交換レンズの小型化を図ることが可能となる。

つまり、一般に、一眼レフカメラは、その内部に反射ミラーを用いる方式であるため、撮像センサの前に反射ミラーを配置する必要があり、カメラ本体の薄型化を達成することが困難である。さらには、レンズバックを長くする必要があるため、例えばレンジファインダー方式の光学系に比べて大きくなるという欠点がある。本実施形態は、これらの欠点を解消することができる。

さらには、超音波アクチュエータにより、フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向にリニア駆動することにより、高速応答性に加え、高分解能、高性能、低騒音にて駆動することができるので、静止画撮影のみならず、従来の一眼レフでは実現できなかった動画撮影が可能となる。また、超音波アクチュエータを用いることにより、通常の電磁式のリニアアクチュエータとは異なり、無通電時レンズ群の自己保持を行うことができるため、電力の削減、あるいは不意に２群レンズＬ２が移動し、その他の部分に衝突して発生する衝撃音の発生をなくすことができる。
《その他の実施形態》
本実施の形態においては、超音波アクチュエータユニットについて、駆動子が可動部となる自走式の構成について説明したが、駆動子が固定部となる逆の構成であってもよい。また、超音波アクチュエータユニットの構成については、伸縮振動と屈曲振動を用いる方式に限らず、その他の方式を用いたものであってもよい。

また、本実施の形態においては、フォーカスレンズ群を２群レンズＬ２としたが、それに限らず、３群レンズＬ３、あるいは４群レンズＬ４などの他のレンズ群であってもよい。また、フォーカスレンズ群として２群レンズＬ２が一つの場合について説明したが、複数のレンズ群を協調させてフォーカスを行うような光学系であっても適用可能である。また、２群レンズＬ２を２つに分離し、一方が２群レンズ保持枠５８に保持され、他方が２群ホルダー６１に保持されるように構成してもよい。

また、本実施の形態においては、像ブレ補正ユニットを、交換レンズ／カメラ本体内のいずれか、あるいはその両方に設けて、いずれかを選択できるようなカメラシステムであってもよい。

また、本実施の形態の交換レンズは、反射ミラーユニットを備えた従来方式の一眼レフカメラ本体にも取り付け可能である。その場合には、反射ミラーを光路から退避させ、撮像センサにてコントラスト検出を行うことにより、本実施の形態とほぼ同等の使い方ができる。また、この超音波アクチュエータユニットを用いたフォーカス駆動の交換レンズが取り付けられた時には、その情報をカメラ本体が検出し、カメラ本体のフォーカス検出方式が、従来の位相差検出方式に替わり、自動的にコントラスト検出方式に変更できるようなシステムであってもよい。

また、本実施の形態においては、ズームレンズについて説明したが、単焦点の交換レンズであってもよい。

また、本実施の形態においては、レンズ交換可能な一眼レフシステムに適用する場合についてのみ説明したが、カメラ本体とレンズ鏡筒とが一体となったシステムにも適用し、コントラスト検出を行うことは可能である。

また、本実施の形態においては、焦点距離変更については、手動のズームリング操作により行ったが、それに限らず、電動ズーム方式を備えてもよい。

また、本実施の形態では、シャッターを動作させることにより撮像センサへの露光時間を制御したが、これに限らず、電子シャッター等により撮像センサの露光時間を制御してもよい。

また、本実施形態に係る交換レンズは、換言すれば、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させ、カメラボディーに設けられた撮像素子により生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出するためのフォーカスレンズ群と、前記フォーカスレンズ群を駆動する超音波アクチュエータと、前記フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に摺動可能に支持し、かつズーム操作により、前記フォーカスレンズ群と前記超音波アクチュエータとを光軸と平行な方向に移動可能なフォーカスユニットと、前記オートフォーカス用の評価値に基づき、前記超音波アクチュエータを駆動制御するフォーカス駆動制御手段とを備えている。

また、本実施形態に係るカメラシステムは、換言すれば、被写体を撮影するカメラシステムであって、前記被写体を撮像する撮像素子と、前記カメラボディーを制御するボディー制御手段と、光軸方向に進退することにより、前記被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズ群と、前記フォーカスレンズ群の駆動により、前記撮像素子により生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズ群を駆動する超音波アクチュエータと、前記フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に摺動可能に支持し、かつズーム操作により、前記フォーカスレンズ群と前記超音波アクチュエータとを光軸と平行な方向に移動可能なフォーカスユニットと、前記超音波アクチュエータを駆動制御するフォーカス駆動制御手段とを備えている。そして、前記ボディー制御手段は、前記評価値算出手段で算出された評価値に基づいて、カメラシステムのオートフォーカス動作を制御する。

尚、以上の実施形態は、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。

本発明に係る交換レンズおよびそれを用いたカメラシステムは、良好な画質の画像が要望されるデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、カメラ部を備えた携帯電話、ＰＤＡ等に好適である。

１ カメラシステム
２ 交換レンズ
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
１２ 撮像センサ駆動制御部
２０ 表示部
２１ 画像表示制御部
２５ 電源スイッチ
２６ 撮影／再生モード切換操作部
２７ 十字操作キー
２８ ＭＥＮＵ設定操作部
２９ ＳＥＴ操作部
３０ シャッター操作部
３１ シャッター制御部
３３ シャッターユニット
３４ 撮影モード切り替えボタン
４０ レンズマイコン
４１ フォーカスレンズ駆動制御部
５０ 固定枠
５２ １−２群回転枠
５３ １−２群直進枠
５４ １群ホルダー
５５ ３−４群回転枠
５７ １群レンズ保持枠
５８ ２群レンズ保持枠
５９ ３群レンズ保持枠
６０ ４群レンズ保持枠
６１ ２群ホルダー
６２ フィルターマウント
６３ ズームリングユニット
６４ ズームリング
６６ フォーカスリングユニット
６７ フォーカスリング
７１ レンズマウント
７４ａ，７４ｂ，７４ｃ ガイドポール
７５ ２群固定枠
７６ 磁気スケール
７７ 磁気センサ
７８ フォーカスレンズユニット
８０ 超音波アクチュエータユニット
８０ａ 可動部
８０ｂ 固定部
８１ 圧電素子
８２ 駆動子
８３ 摺動板
８４ 内ケース
８８ 給電電極
９０ 外ケース
Ｌ 撮像光学系
Ｌ１ １群レンズ
Ｌ２ ２群レンズ（フォーカスレンズ群）
Ｌ３ ３群レンズ
Ｌ４ ４群レンズ

Claims (8)

1. 被写体像のフォーカス状態を変化させるためのフォーカスレンズ群と被写体像の倍率を変化させるためのズームレンズ群とを含む撮像光学系と、
   使用者により操作されるズーム操作部と、
   前記ズーム操作部の動作を前記ズームレンズ群に機械的に伝え、前記ズームレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるカム機構と、
   前記フォーカスレンズ群を含んで構成され、該フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に進退させると共に、前記ズームレンズ群が光軸と平行な方向に移動する際にそれ自体も前記カム機構により光軸と平行な方向に移動するフォーカスユニットとを備え、
   前記フォーカスユニットは、前記フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に移動可能に支持していると共に、該フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるリニアアクチュエータを有する交換レンズ。
2. 請求項１に記載の交換レンズにおいて、
   前記リニアアクチュエータは、超音波アクチュエータ、電磁式のリニアアクチュエータ又はステッピングモータである交換レンズ。
3. 請求項１に記載の交換レンズにおいて、
   前記リニアアクチュエータは、超音波アクチュエータであって、
   前記フォーカスユニットは、固定体と、少なくともフォーカスレンズ群を含み該固定体に対して移動可能に構成された可動体とを有し、
   前記超音波アクチュエータは、前記固定体及び可動体の一方に固定されると共に、前記固定体及び可動体の他方に摺接するように配設され、摩擦力によって該可動体を該固定体に対して移動させるように構成されており、該可動体を移動させないときも前記固定体及び可動体の他方に摺接している交換レンズ。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の交換レンズにおいて、
   前記フォーカスユニットは、
   前記フォーカスレンズ群を保持するレンズ枠と、
   前記レンズ枠を光軸と平行な方向へ案内するガイドと、
   前記ガイドを支持し、前記ズームレンズ群と連動して光軸と平行な方向に移動する支持部材とをさらに有し、
   前記リニアアクチュエータ、前記レンズ枠及び前記ガイドは、前記支持部材と共に光軸と平行な方向に移動する交換レンズ。
5. カメラ本体と、該カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズとを備え、被写体を撮影するカメラシステムであって、
   前記カメラ本体に設けられ、被写体を撮像する撮像素子と、
   前記交換レンズに設けられ、前記撮像素子への被写体像のフォーカス状態を変化させるためのフォーカスレンズ群と被写体像の倍率を変化させるためのズームレンズ群とを含む撮像光学系と、
   前記交換レンズに設けられ、使用者により操作されるズーム操作部と、
   前記交換レンズに設けられ、前記ズーム操作部の動作を前記ズームレンズ群に機械的に伝え、前記ズームレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるカム機構と、
   前記交換レンズに設けられ、前記フォーカスレンズ群を含んで構成され、該フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に進退させると共に、前記ズームレンズ群が光軸と平行な方向に移動する際にそれ自体も前記カム機構により光軸と平行な方向に移動するフォーカスユニットと、
   前記カメラ本体に設けられ、前記フォーカスユニットを制御する制御部とを備え、
   前記フォーカスユニットは、前記フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に摺動可能に支持していると共に、該フォーカスレンズ群を光軸と平行な方向に移動させるリニアアクチュエータを有し、
   前記制御部は、前記リニアアクチュエータを制御して、前記撮像素子に出力に基づいてコントラスト検出方式によってオートフォーカス動作を行うカメラシステム。
6. 請求項５に記載のカメラシステムにおいて、
   前記リニアアクチュエータは、超音波アクチュエータ、電磁式のリニアアクチュエータ又はステッピングモータであるカメラシステム。
7. 請求項５に記載のカメラシステムにおいて、
   前記リニアアクチュエータは、超音波アクチュエータであって、
   前記フォーカスユニットは、固定体と、少なくともフォーカスレンズ群を含み該固定体に対して移動可能に構成された可動体とを有し、
   前記超音波アクチュエータは、前記固定体及び可動体の一方に固定されると共に、前記固定体及び可動体の他方に摺接するように配設され、摩擦力によって該可動体を該固定体に対して移動させるように構成されており、該可動体を移動させないときも前記固定体及び可動体の他方に摺接しているカメラシステム。
8. 請求項５乃至７の何れか１つに記載のカメラシステムにおいて、
   前記フォーカスユニットは、
   前記フォーカスレンズ群を保持するレンズ枠と、
   前記レンズ枠を光軸と平行な方向へ案内するガイドと、
   前記ガイドを支持し、前記ズームレンズ群と連動して光軸と平行な方向に移動する支持部材とをさらに有し、
   前記リニアアクチュエータ、前記レンズ枠及び前記ガイドは、前記支持部材と共に光軸と平行な方向に移動するカメラシステム。

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