JP7483381B2

JP7483381B2 - レンズ装置および撮像装置

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Publication number: JP7483381B2
Application number: JP2020003660A
Authority: JP
Inventors: 和博保延
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2024-05-15
Anticipated expiration: 2040-01-14
Also published as: JP2021110870A; US20210215901A1

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関する。

一般的に、レンズ装置と撮像装置本体とが分離可能な交換式である場合、レンズ装置と撮像装置本体との組み合わせによらず、フランジバック長が正しい値になるように設計されている。しかし、光学素子の物理特性のバラつきや構成部品の製造誤差等により、フランジバック長にずれが発生する場合がある。その場合、ズームレンズにおいては、焦点距離の変更に伴い、ピントずれが発生しうる。動画撮影用のズームレンズにおいては、ズームに伴うピントずれは、大きな支障となりうる。

特許文献１は、レンズ群を光軸方向に移動させることによりフランジバック長のずれの補償（フランジバック調整）を行う光学機器を開示している。

特開平６－９４９６６号公報

レンズ装置と撮像装置本体との組み合わせが同一である場合、一度フランジバック調整を行った後は、繰り返しの調整は行わずに撮影を継続することが多い。しかし、レンズ装置は、温度や湿度、気圧等の撮影環境が大きく変化した場合、光学素子等の構成部品の寸法変化や空気（レンズ前後の媒質）の屈折率の変化等により、バックフォーカス長が変化しうる。

また、レンズ装置の仰角が大きく変化した場合も、重力の影響により構成部品間の間隔等が変化して、バックフォーカス長が変化しうる。バックフォーカス長が変化すると、フランジバック長がずれた場合と同様に、ズームに伴うピントずれが発生しうる。よって、特許文献１に開示された光学機器では、フランジバック調整後にバックフォーカス長が変化し、そのまま撮影を行ってしまう可能性がある。
本発明は、例えば、ピント合わせに有利なレンズ装置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、本発明のレンズ装置は、フランジバック調整のために可動の調整レンズ群と、該調整レンズ群を駆動する駆動部とを有するレンズ装置であって、前記調整レンズ群の位置を検出する位置検出部と、前記レンズ装置の状態を検出する状態検出部と、前記フランジバック調整時に前記状態検出部によって検出された第１状態と前記レンズ装置を用いた撮影時に前記状態検出部によって検出された第２状態との差分と、前記フランジバック調整後における前記調整レンズ群の位置補正量との関係を示す複数のデータテーブルを記憶する記憶部と、前記複数のデータテーブルの中から前記第１状態に対応するデータテーブルを選択し、該選択したデータテーブル、前記第１状態、前記第２状態、及び前記位置検出部によって検出された前記調整レンズ群の位置に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを更に有することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、ピント合わせに有利なレンズ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態におけるレンズ装置の構成概略図本発明の第１の実施形態におけるレンズ装置の処理のフローチャート本発明の第１の実施形態におけるレンズ装置の処理のフローチャート

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図１～図３に図示の実施例に基づいて説明する。

図１は本発明が適用されるレンズ装置の構成を表す概略図である。
レンズ装置１は複数のレンズ群２とレンズ群２を収容する鏡筒３を備える。レンズ群２の中には結像光学系２ａと倍率変換光学系（変倍レンズ群）２ｂが構成される。

結像光学系２ａが結像鏡筒３ａと一体的に光軸方向に可動であり、光軸方向に移動することでバックフォーカスが変化する。レンズ駆動部４は結像光学系２ａと結像鏡筒３ａを光軸方向に移動する。レンズ位置検出部５は結像鏡筒３ａの位置を検出することで結像光学系２ａの光軸方向の位置を検出する。レンズ駆動部４はレンズ位置検出部５の情報をもとに、制御情報６によって光軸方向の位置を調整する。倍率変換光学系２ｂを収容する倍率変換鏡筒３ｂは、倍率変換機構７により光路上への挿入・退避（挿抜）の切り替えを行うことでレンズ装置１の倍率（焦点距離範囲）を切り替える。倍率変換機構７には倍率の切り替えを検出する倍率検出部（状態検出部）８が備えられ、倍率変換光学系２ｂの位置（挿抜状態）を検出し、状態を制御部９に伝える。

レンズ装置１には使用者がフランジバックを調整するフランジバック調整機構１０が備えられている。フランジバック調整機構１０はフランジバック調整モード切替部１０ａ、フランジバック調整部１０ｂ、フランジバック調整操作量検出部１０ｃで構成される。フランジバック調整モード切替部１０ａはフランジバック調整のための操作開始時に検出値がＡ、調整が完了した時の検出値がＢになるように構成されている。フランジバック調整操作量検出部１０ｃはフランジバック調整モード切替部１０ａの検出値がＡの時に、フランジバック調整部１０ｂの操作量を検出するように構成されている。フランジバック調整操作量検出部１０ｃはレンズ装置１に備えられる制御部９に接続されている。制御部９はフランジバック調整操作量検出部１０ｃの検出値に基づき結像光学系２ａの移動量を算出し、レンズ駆動部４に制御情報６を送信する。

レンズ装置１はレンズ装置内部の温度を検出する温度検出部１１、レンズの姿勢を検出する姿勢検出部１２、装着するアクセサリを検出するアクセサリ検出部１３、装着する撮像装置を検出する撮像装置検出部１４を備える。また、倍率検出部８の検出値、フランジバック調整操作量検出部１０ｃの検出値、温度検出部１１の検出値、姿勢検出部１２の検出値、アクセサリ検出部１３の検出値、撮像装置検出部１４の検出値を記憶する記憶部１５を備えている。記憶部１５はテーブルリスト１６を備える。テーブルリスト１６は、レンズ装置１の状態が変化した時に、制御部９が制御情報６を作成するために使用する複数のデータテーブルを備える。さらに、レンズ装置１はバックフォーカスの距離が適切であるかを視覚的に表示できる表示部１７を備える。

本実施例のレンズ装置におけるデータ授受のフローを図２、図３のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例において、温度検出部（状態検出部）１１が温度Ｔ、姿勢検出部（状態検出部）１２がレンズ姿勢Ｐ、アクセサリ検出部（状態検出部）１３が装着アクセサリＡ、倍率検出部（状態検出部）８が倍率値Ｅ、撮像装置検出部（状態検出部）１４が撮像装置Ｃを検出する。温度Ｔ、レンズ姿勢Ｐ、装着アクセサリＡ、倍率値Ｅ、撮像装置Ｃを総じてＳｔａｔｕｓと呼称する。

図２において、レンズ装置１を撮像装置に装着した状態で電源を投入する（Ｓ１０１）と、記憶部１５に記憶されている最新のフランジバック調整時の調整時検出値（第１状態）Ｓｔａｔｕｓ_１およびデータテーブルＴａｂｌｅ_１を制御部９が取得する（Ｓ１０２）。データテーブルＴａｂｌｅ_１には、フランジバック調整時の検出値Ｓｔａｔｕｓ_１と撮影時の検出値（第２状態）Ｓｔａｔｕｓ_２の差分と、結像光学系２ａの位置（または、位置補正量）との関係を示すデータが格納され、前記差分に基づき結像光学系２ａの位置（または、位置補正量）を算出するために必要なパラメータが格納されている。

次に、各検出部の検出値Ｓｔａｔｕｓ_０を制御部９が取得する（Ｓ１０３）。続いて、制御部９は検出値Ｓｔａｔｕｓ_０に対応したデータテーブルＴａｂｌｅ_０を記憶部１５に格納されたテーブルリスト１６から取得する（Ｓ１０４）。計算に必要なパラメータは検出値Ｓｔａｔｕｓ_０によって異なり、制御部９はテーブルリスト１６にある複数のデータテーブルから検出値Ｓｔａｔｕｓ_０に適切なデータテーブルＴａｂｌｅ_０を取得する。

次に、フランジバック調整機構１０のフランジバック調整モード切替部１０ａの検出値を制御部９が取得する（Ｓ１０５）。ここで、フランジバック調整モード切替部１０ａの検出値がＡの場合（フランジバック調整を行う場合）、フランジバック調整部１０ｂの位置Ｉ_０をフランジバック調整操作量検出部１０ｃが検出し、制御部９に伝える（Ｓ１０６）。

制御部９は記憶部１５に保存された前回調整時のフランジバック調整部１０ｂの位置Ｉ_１と現在の位置Ｉ_０から操作量ΔＩ（＝｜Ｉ_０－Ｉ_１｜）を算出する。続いて、制御部９は操作量ΔＩとレンズ位置検出部５が検出するレンズ位置Ｌ_０より、結像鏡筒３ａの移動後の位置Ｌ_ａを算出し（Ｓ１０７）、制御情報６を発信する。レンズ駆動部４は制御情報６をもとに、結像鏡筒３ａと一緒に結像光学系２ａを光軸方向に移動する（Ｓ１０８）。

移動後の結像鏡筒３ａの位置Ｌ_１をレンズ位置検出部５が検出する（Ｓ１０９）。
制御部９が結像鏡筒３ａの実際の位置Ｌ_１と算出した位置Ｌ_ａの誤差ΔＬ（＝｜Ｌ_１－Ｌ_ａ｜）が閾値以下であるかを判定する（Ｓ１１０）。ΔＬが閾値よりも大きい場合、制御部９は再びレンズ駆動部４に制御情報６を発信し、結像光学系２ａを光軸方向に移動する（Ｓ１０８）。

一方、ΔＬが閾値以下である場合、表示部１７にフランジバック調整が完了したことを表示し（Ｓ１１１）、記憶部１５に保存されたＳｔａｔｕｓ_１をＳｔａｔｕｓ_０に、Ｔａｂｌｅ_１をＴａｂｌｅ_０に、Ｉ_１をＩ_０に更新する（Ｓ１１２）。

記憶部１５の値を更新した後は、再び各検出部の検出値を取得する処理（Ｓ１０３）に戻る。
処理（Ｓ１０５）において、フランジバック調整モード切替部１０ａの検出値がＢの場合（フランジバック調整を行わない場合）を図３に示す。

撮影時の検出値Ｓｔａｔｕｓ_２の値をＳｔａｔｕｓ_０とする（Ｓ１１３）。続いて、撮影時の検出値Ｓｔａｔｕｓ_２と調整時の検出値Ｓｔａｔｕｓ_１、データテーブルＴａｂｌｅ_１から結像鏡筒３ａの新規レンズ位置Ｌ_ｂを算出する（Ｓ１１４）。制御部９は新規レンズ位置Ｌ_ｂをもとにレンズ駆動部４に制御情報６を発信する。レンズ駆動部４は制御情報６をもとに結像光学系２ａを光軸方向に移動する（Ｓ１１５）。

移動後の結像鏡筒３ａの位置Ｌ_２をレンズ位置検出部５が検出し（Ｓ１１６）、制御部９が結像鏡筒３ａの実際の位置Ｌ_２と算出した位置Ｌ_ｂの誤差ΔＬ’（＝｜Ｌ_２－Ｌ_ｂ｜）が閾値以下であるかを判定する（Ｓ１１７）。ΔＬ’が閾値よりも大きい場合、制御部９は再びレンズ駆動部４に制御情報６を発信する。レンズ駆動部４は制御情報６をもとに結像光学系２ａを光軸方向に移動する（Ｓ１１５）。一方、ΔＬ’が閾値以下である場合、検出部の検出値Ｓｔａｔｕｓ_０を制御部９が取得する処理（Ｓ１０３）に戻り、撮像装置の電源がＯＦＦになるまでの間、上記フローの処理が繰り返し実行される（Ｓ１１８）。

以上のレンズ装置の使用時における挙動について、以下に説明する。
レンズ装置１を撮像装置に装着し正しくフランジバック調整を行った時と、環境温度、レンズ姿勢、レンズ装置１に装着されたアダプタ、倍率変換光学系の位置、装着する撮像装置が同一条件であればバックフォーカスの変化は無い状態である。電源を再投入した場合においても、記憶部１５に記憶したフランジバック調整時の条件と同一であれば、バックフォーカスの変化は無い状態である。

フランジバック調整を実施した条件から温度、レンズの姿勢、装着アダプタの有無や種類、倍率変換光学系の位置などのレンズ状態の中から、少なくとも１つの条件が変化するとバックフォーカスの変化が生じる可能性がある。バックフォーカスの変化が生じると、レンズ駆動部４により結像鏡筒３ａと一緒に結像光学系２ａを光軸方向に移動し、適正なフランジバックの状態を維持する。

上述のように本実施例のレンズ装置によれば、温度環境やレンズ姿勢の著しい変化、装着アダプタの変化や倍率変換光学系の位置の変化が発生しても、撮影者がフランジバックの再調整を行わずに適正なフランジバックの状態を維持することが可能になる。これにより、撮影者がバックフォーカスの変化によるピントずれに気付かずに撮影を行うことによる撮影機会の損失を防止することができる。

また、フランジバック調整の精度を上げることができるため、より高品位な映像の撮影が可能になる。さらに、撮像装置検出部を備え、撮像装置に応じた最新のフランジバック調整値を記憶することで、撮像装置を付け替えた際のフランジバック調整を省略することができる。

なお、本実施例では、レンズ装置のバックフォーカスの変化に影響を与える撮影条件として、温度、レンズ姿勢、アダプタ、倍率変換光学系をあげ、それぞれの検出部を備えているが、本発明の適用可能な検出部はこれに限らない。湿度や気圧の変化によってもレンズ装置のバックフォーカスは変化するため、検出部は湿度の変化や気圧の変化を検出する検出部でも構わない。

上記の実施例で説明した本発明のレンズ装置と、該レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子とを有する撮像装置により、本発明の効果を有する撮像装置を実現することができる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークまたは記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１：レンズ装置
２ａ：結像光学系
４：レンズ駆動部
５：レンズ位置検出部
７：倍率検出部
９：制御部
１１：温度検出部
１２：姿勢検出部
１５：記憶部

Claims

フランジバック調整のために可動の調整レンズ群と、該調整レンズ群を駆動する駆動部とを有するレンズ装置であって、
前記調整レンズ群の位置を検出する位置検出部と、
前記レンズ装置の状態を検出する状態検出部と、
前記フランジバック調整時に前記状態検出部によって検出された第１状態と前記レンズ装置を用いた撮影時に前記状態検出部によって検出された第２状態との差分と、前記フランジバック調整後における前記調整レンズ群の位置補正量との関係を示す複数のデータテーブルを記憶する記憶部と、
前記複数のデータテーブルの中から前記第１状態に対応するデータテーブルを選択し、該選択したデータテーブル、前記第１状態、前記第２状態、及び前記位置検出部によって検出された前記調整レンズ群の位置に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを更に有することを特徴とするレンズ装置。
前記状態検出部は、温度、気圧、及び前記レンズ装置の姿勢のうち少なくとも一つを検出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
光路に対する挿抜により焦点距離を変更する変倍レンズ群を有し、前記状態検出部は、前記変倍レンズ群の前記挿抜の状態を検出することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
前記制御部は、前記選択したデータテーブルに対応する前記前記第１状態と前記第２状態との差分に基づいて前記調整レンズ群の位置補正量を求め、該位置補正量と前記位置検出部によって検出された前記調整レンズ群の位置とに基づいて前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載のレンズ装置。
光路に対する挿抜により焦点距離を変更する変倍レンズ群と、フランジバック調整のために可動の調整レンズ群と、該調整レンズ群を駆動する駆動部とを有するレンズ装置であって、
前記調整レンズ群の位置を検出する位置検出部と、
前記変倍レンズ群の前記挿抜の状態を検出する状態検出部と、
前記フランジバック調整時に前記状態検出部によって検出された第１状態を記憶する記憶部と、
前記第１状態、前記状態検出部によって検出された前記レンズ装置の第２状態、及び前記位置検出部によって検出された前記調整レンズ群の位置に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを更に有することを特徴とするレンズ装置。
請求項１ないし５のうちいずれか一項に記載のレンズ装置と、該レンズ装置によって形成された像を撮る撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。