JP2006038932A

JP2006038932A - Ａｆレンズ装置

Info

Publication number: JP2006038932A
Application number: JP2004214403A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sasaki; 正佐々木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】撮影レンズの本線カメラ用光路からオートフォーカス（ＡＦ）用の被写体光を分割するハーフプリズムと、エクステンダーレンズとを切り替えて本線カメラ用光路に挿入できるようにすることによって、装置全体を小型に保ちながら、ＡＦ機能と共にエクステンダー等による変倍機能を装備し、ＡＦ機能と変倍機能を選択的に使用できるようにしたＡＦレンズ装置を提供する。
【解決手段】撮影レンズの絞りＩの後段にターレット板３０が配置され、そのターレット板３０にハーフプリズム２０やエクステンダーレンズ２４等が保持される。ターレット板３０を回動操作して光路にハーフプリズム２０を挿入すると、それによって分割された被写体光がＡＦ用撮像素子４４に導かれ、その画像に基づくＡＦによるピント調整が可能となる。ＡＦを使用しない場合には光路にエクステンダーレンズ２４等を挿入して像倍率を切り替えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はＡＦレンズ装置に係り、特にカメラの撮像素子に被写体光を導く本線カメラ用光路と、本線カメラ用光路から分割した被写体光をレンズ装置に配置されたＡＦ用撮像素子に導くＡＦ用光路とをレンズ装置の撮影光学系（撮影レンズ）に設け、ＡＦ用撮像素子によって撮像した画像（映像信号）に基づいて、撮影光学系の自動ピント調整を行なうＡＦ機能を備えたＡＦレンズ装置に関する。

テレビカメラで使用されるレンズ装置として、コントラスト方式等のオートフォーカス（ＡＦ）によって自動ピント調整を行うＡＦ機能を備えると共に、ＡＦ制御に使用する被写体画像の信号（映像信号）を取得するためのＡＦ用撮像素子を備えたＡＦレンズ装置が提案されている。このようなＡＦレンズ装置では、撮影光学系（撮影レンズ）の鏡胴内において、カメラの撮像素子に被写体光を導く本線カメラ用光路にハーフミラーやハーフプリズム（ビームスプリッタ）等の光分割光学部材を配置し、光分割光学部材によって分割した一方の被写体光をＡＦ用光路を通じてＡＦ用撮像素子の撮像面に導くようにしている。（例えば、特許文献１参照）
特開平６−１７５０１０号公報

ところで従来、レンズ装置の撮影光学系の一部に変倍用のレンズを挿脱可能にして撮影光学系の像倍率（焦点距離）を１倍から２倍、２倍から１倍等に切り替えられるようにしたエクステンダーが知られている。上述のようなＡＦレンズ装置においてもエクステンダーを装備することは可能である。

しかしながら、そのようにするとＡＦ用の光分割光学部材とエクステンダーの光学部材（変倍用光学部材）とによって装置全体が大型化してしまうため、装置を小型に保つ必要がある機種では問題がある。また、光分割光学部材によって本線カメラ用光路の被写体光の光量が減少するため、エクステンダーによって更に本線カメラ用光路の被写体光の光量が減少すると、光量が不足するおそれがある。従って、ＡＦレンズ装置にエクステンダーを装備することが望ましくない場合がある。

一方、ユーザは、ＡＦレンズ装置を使用する場合であっても常にＡＦ機能を使用するとは限らず、また、エクステンダーを使用したい場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、装置全体を小型に保ちながら、ＡＦ機能と共にエクステンダー等による変倍機能を装備し、ＡＦ機能と変倍機能を選択的に使用できるようにしたＡＦレンズ装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載のＡＦレンズ装置は、レンズ装置の撮影光学系に、カメラの撮像素子に被写体光を導く本線カメラ用光路と、該本線カメラ用光路に配置された光分割光学部材によって前記本線カメラ用光路から分割した被写体光を前記レンズ装置に配置されたＡＦ用撮像素子に導くＡＦ用光路とを設け、前記ＡＦ用撮像素子によって撮像された画像に基づいて前記撮影光学系の自動ピント調整を行なうＡＦ機能を備えたＡＦレンズ装置において、前記本線カメラ用光路の所定位置に挿入する光学部材を、前記光分割光学部材と、前記本線カメラ用光路の光学系の焦点距離を所定倍に変換するための変倍用光学部材とで切り替えられるようにしたことを特徴としている。本発明によれば、本線カメラ用光路に光分割光学部材を挿入すればＡＦ機能を使用することができると共に、エクステンダー等の変倍用光学部材が本線カメラ用光路から退避しているため変倍用光学部材による光量の低下も生じない。一方、本線カメラ用光路に変倍用光学部材を挿入すれば焦点距離を所定倍に切り替えることができると共に、光分割光学部品が本線カメラ用光路から退避しているため光分割光学部材による光量の低下も生じない。従って、ＡＦ機能とエクステンダー等による変倍機能とを適切な条件で使用することができる。また、光分割光学部材と変倍用光学部材とを選択的（排他的）に本線カメラ用光路の所定に挿入するようにしたため、各々の光学部材を異なる位置に挿脱可能にするよりもレンズ装置全体を小型にすることができる。

請求項２に記載のＡＦレンズ装置は、請求項１に記載の発明において、前記所定位置に挿入可能な前記変倍用光学部材として前記本線カメラ用光路の光学系の焦点距離を異なる倍率に変換するための複数の変倍用光学部材を切り替えられるようにしたことを特徴としている。本線カメラ用光路に複数種類の変倍用光学部材を切り替えて挿入することができ、例えば、そのうちの１つを１倍に変換（無変換）の変倍用光学部材とすると好適である。

本発明に係るＡＦレンズ装置によれば、装置全体を小型に保ちながら、ＡＦ機能と共にエクステンダー等による変倍機能を装備することができ、ＡＦ機能と変倍機能を選択的に使用できるようになる。また、例えば、変倍機能を使用する場合には、ＡＦ用の光分割光学部材が撮影光学系から退避するため、光量の減少も小さくなる。

以下、添付図面に従って本発明に係るＡＦレンズ装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明に係るＡＦレンズ装置の構成を示したブロック図である。同図に示すＡＦレンズ装置１０は、例えば放送用のテレビカメラ１２（以下、単にカメラ１２という）に使用され、撮影レンズ（撮影光学系）と制御系とから構成されている。

撮影レンズ（撮影レンズの鏡胴内）には、光軸Ｏに沿って本線カメラ用光路が形成されており、その本線カメラ用光路には、フォーカス調整のために光軸方向に移動するフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズーム調整（焦点距離調整）のために光軸方向に移動するズームレンズ（群）ＺＬ、光量調整のために開閉動作する絞りＩ、最終的に像を結像するためのリレーレンズ（群）ＲＬ等が配置されている。また、絞りＩの後段には、後述するハーフプリズム２０やエクステンダーレンズ２４等の変倍用光学部材が例えばターレットによる切替機構によって選択的に挿入されるようになっている。

撮影レンズはカメラ１２にマウントによって装着されており、撮影レンズに入射して本線カメラ用光路の光学系を通過した被写体光は、カメラ１２の撮像素子４０の撮像面に結像される。尚、例えば３板式のカメラでは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色に被写体光を分解する色分解光学系や、各色ごとの複数の撮像素子を備えているが、同図では、撮像素子以外の光学系を省略すると共に、撮像素子が複数ある場合であってもそれらを１つの撮像素子４０で表している。撮像素子４０の撮像面に結像された被写体画像は、光電変換された後、カメラ１２内の信号処理部により所定の信号処理が施され、記録又は再生用の映像信号が生成される。

一方、同図に示すように光軸Ｏの本線カメラ用光路にハーフプリズム（ビームスプリッタ）２０が挿入されている場合、撮影レンズに入射した被写体光はそのハーフプリズム２０に入射し、ハーフプリズム２０のハーフミラー面２０Ａによって２つの被写体光に分割される。尚、ハーフプリズム２０は、２つの直角プリズムの斜面が接合されたもので、その接合面にハーフミラー面２０Ａが形成されている。また、ハーフミラー面２０Ａは入射光を所定の比率で反射光と透過光とに分割するが、必ずしも１：１の比率で分割するものに限らない。

ハーフプリズム２０のハーフミラー面２０Ａを透過した被写体光は、上述のように本線カメラ用光路をそのまま進行してカメラ１２の撮像素子４０の撮像面に導かれる。

一方、ハーフプリズム２０のハーフミラー面２０Ａで反射した被写体光は、光軸Ｏに直交する光軸Ｏ′に沿って形成されたＡＦ用光路に進行する。ＡＦ用光路には、上記リレーレンズＲＬと同様に作用するＡＦ用リレーレンズ（群）ＲＬ′と、ミラー４２と、ＡＦ用撮像素子４４とが配置されている。ＡＦ用光路に進行した被写体光はＡＦ用リレーレンズＲＬ′を通過し、ミラー４２で反射した後、ＡＦ用撮像素子４４の撮像面に入射する。

ＡＦ用撮像素子４４の撮像面には、カメラ１２の撮像素子４０の撮像面と同一の被写体画像（同一画角範囲の被写体の画像であって同一距離の被写体にピントがあっている画像）が結像されるようになっており、後述の制御部４６は、そのＡＦ用撮像素子４４から得られる映像信号によってカメラ１２の撮像素子４０によって撮影されている被写体画像と同じ画像情報を取得することができる。

同図には、上記撮影レンズのフォーカス（フォーカスレンズＦＬ）をＡＦにより制御するレンズ装置の制御系が示されており、その制御系としてフォーカスレンズＦＬを光軸方向の前後に駆動するモータ４８や、モータ４８を駆動することによってフォーカスレンズＦＬの位置等を制御する制御部４６等が設けられている。制御部４６は、上記ＡＦ用撮像素子４４から得られる映像信号に基づくコントラスト方式のＡＦによりフォーカスレンズＦＬを制御し、合焦が得られる位置にフォーカスレンズＦＬを移動させる。

コントラスト方式のＡＦによるフォーカス制御は周知であるため、詳細は省略するが、例えば、制御部４６内において、ＡＦ用撮像素子４４から得られる映像信号から高域周波数成分の信号をハイパスフィルタで抽出し、抽出した高域周波数成分の信号のうち、撮影範囲（画面内）の所定のＡＦエリア（例えば画面中央部の矩形状のエリア）内の信号をゲート回路で抽出する。そしてゲート回路で抽出したＡＦエリア内の信号を、１フィールド分（１画面分）ずつ積算する。この積算値によって、ＡＦ用撮像素子４４の撮像面、即ち、カメラ１２の撮像素子４０の撮像面の上記ＡＦエリアに対応する範囲に結像された被写体画像のコントラストを示す焦点評価値が得られる。制御部４６は、その焦点評価値を適宜参照しながら焦点評価値が増加する方向にフォーカスレンズＦＬを移動させていくことによって焦点評価値が最大（極大）となる位置にフォーカスレンズＦＬを移動させ、その位置で停止させる。これによって、ＡＦエリア内の被写体にピントが合わせられる。

尚、フォーカス制御のモードとしてＡＦモードとＭＦ（マニュアルフォーカス）モードとを切り替えることができるようになっており、ＡＦモードを選択した場合には上述のようにコントラスト方式のＡＦによりフォーカス制御が行なわれる。一方、ＭＦモードを選択した場合には、操作者のマニュアル操作に従ってフォーカス制御が行なわれる。例えば、レンズ装置にフォーカスコントローラをケーブルで接続し、そのフォーカスコントーラの所定のフォーカス操作部材を操作者が操作すると、それに従ってフォーカスコントローラから制御部４６にフォーカス指令信号が与えられる。制御部４６は、ＭＦモードのときにはその指令信号に従ってフォーカスレンズＦＬを制御する。また、レンズ装置の種類によっては撮影レンズの鏡胴にフォーカスリングが設けられており、その場合に、そのフォーカスリングを手動で回動操作することによってその手動力でフォーカスレンズＦＬを動かすことも可能である。

また、図では省略したが、ズームレンズＺＬや絞りＩもフォーカスレンズＦＬと同様にモータや又は鏡胴の操作リングによって制御することができるようになっている。

続いて、上記撮影レンズの本線カメラ用光路に選択的に挿入されるハーフプリズム２０と変倍用光学部材に関して説明する。図１に示すように、ハーフプリズム２０や変倍用光学部材（同図では２倍用のエクステンダーレンズ２４が図示されている）を保持する円盤状のターレット板３０が中心の回転軸３２を中心に回動するようになっており、そのターレット板３０の回動位置によって本線カメラ用光路に挿入される光学部材の種類が切り替えられるようになっている。

図２は、ターレット板３０を正面から示した図であり、同図において、ターレット板３０の回転軸３２よりも下側に矩形状の切欠きが形成されており、その切欠きに上記ハーフプリズム２０が保持されている。回転軸３２より右側、上側、及び、左側にはそれぞれ円形状の貫通する孔が形成されており、右側の孔にエクテンダー倍率（エクステンダーレンズを挿入しない場合における撮影光学系（本線カメラ用光路）の焦点距離（像倍率）に対する倍率）を１倍（無変換）にするためのエクステンダーレンズ２２が保持されている。上側の孔にはエクテンダー倍率を２倍にするためのエクステンダーレンズ２４が保持されている。また、左側の孔には、エクテンダーとは目的が相違するが、作用的にはエクステンダー倍率を約０．８倍にするエクステンダーレンズとみなすことができるレシオコンバーター用のレンズ（レシオコンバーターレンズ）２６が保持されている。尚、レシオコンバーターは、例えば、カメラ１０がスイッチャブルカメラと呼ばれるもので撮像素子から有効に画像を取り込む画素範囲（映像エリア）をアスペクト比１６：９とアスペクト比４：３とで切り替えることができ、且つ、４：３モード時の映像エリアが、１６：９モード時の映像エリアのうちの４：３のエリアを使用する場合に、４：３モードにしたときの画角が１６：９モード時に比べて狭くなるのを防止するために像倍率を約０．８倍にするものである。

このようにハーフプリズム２０や各変倍用光学部材２２〜２６が配置されたターレット板３０は、手動又はモータによって中心軸３２を中心にして回動させることができるようになっており、ターレット板３０を回動させることによって、本線カメラ用光路に挿入する光学部材の種類を切り替えることができるようになっている。尚、モータによってターレット板３０を回動させる場合には、例えば次のように構成される。本線カメラ用光路に挿入する光学部材の種類を操作者が選択するスイッチが設けられ、そのスイッチからの信号が図１の制御部４６に与えられる。制御部４６は、そのスイッチからの信号に基づいて操作者が選択した種類の光学部材が本線カメラ用光路に挿入された位置となるようにターレット板３０をモータによって回動させる。

図１のように本線カメラ用光路にハーフプリズム２０を挿入した場合には、ＡＦ用撮像素子４４に被写体光が導かれるため、ＡＦ（ＡＦモード）によりフォーカス制御を行なうことができる。但し、この場合であっても必ずしもＡＦモードにする必要はなくＭＦモードによりフォーカス制御を行なうこともできる。

一方、ＡＦを使用しない場合には、エクステンダーやレシオコンバーターの機能を有効に使用することができる。例えば、エクテンダー倍率が２倍のエクステンダーレンズ２４を本線カメラ用光路に挿入すると、本線カメラ用光路の光学系の焦点距離（像倍率）を２倍にすることができる。そして、そのとき、ハーフプリズム２０は本線カメラ用光路から退避しているため、ハーフプリズム２０による被写体光の光量の低下は生じない。ＡＦ機能を使用せず、かつ、変倍しない場合にはエクステンダー倍率が１倍のエクステンダーレンズ２２を本線カメラ用光路に挿入すれば、ハーフプリズム２０による被写体光の光量の低下は生じない。

以上、上記実施の形態において、本線カメラ用光路に挿入可能な変倍用光学部材の種類は、エクステンダー倍率が１倍、２倍のものに限らず任意の倍率のものにすることができる。また、エクステンダー倍率が１倍のエクステンダーレンズ２２は必ずしも必要ではなく、例えば、ＡＦ機能を使用しない場合であってもハーフプリズム２０を本線カメラ用光路に挿入することによって光量は低下するがエクステンダー倍率を１倍にしたときと同等の効果が得られる。

また、上記実施の形態において、ＡＦ用の光分割光学部材としてハーフプリズム２０を使用した場合について説明したが、光分割光学部材は、光を分割することができるハーフミラー等の他の種類の光学部材であってもよい。

また、上記実施の形態では、本線カメラ用光路に挿入する光学部材をターレットによって切り替えるようにしたが、ターレット以外の切替機構によって光分割光学部材と変倍用光学部材とを選択的に本線カメラ用光路に挿入できるようにしてもよい。

また、上記実施の形態において、上記ハーフプリズム２０には特に変倍作用はないが、ＡＦ用の光分割光学部材として変倍作用があるものとないものを使用して、例えば、１倍と２倍の光分割光学部材を切り替えて本線カメラ用光路に挿入できるようにしてもよい。変倍作用がある光分割光学部材として例えば図３に示すようにハーフプリズムの入射面６０や、ハープミーラー面６６を透過又は反射した光がプリズムから出射される面６２、６４にレンズ加工を施し、又は、レンズを貼り付けたものが考えられる。これによれば、ＡＦ機能とエクステンダーやレシオコンバーターの機能を同時に有効に使用することが可能となる。

また、上記実施の形態において、ＡＦ機能を有効に使用している場合には、本線カメラ用光路に挿入する光学部材を光分割光学部材以外の光学部材に切り替えることを禁止するようにしてもよいし、本線カメラ用光路に光分割光学部材以外の光学部材を挿入している場合には、ＡＦ機能が使用できないことを警告するための表示を行なうようにしてもよい。

図１は、本発明に係るＡＦレンズ装置の構成を示したブロック図である。図２は、ターレット板の構成を示した正面図である。図３は、変倍作用のあるハーフプリズムを例示した図である。

符号の説明

１０…レンズ装置、１２…テレビカメラ（カメラ）、２０…ハーフプリズム、２２、２４…エクステンダーレンズ、２６…レシオコンバーターレンズ、３０…ターレット板、４０…撮像素子、４４…ＡＦ用撮像素子、４６…制御部、ＦＬ…フォーカスレンズ（群）

Claims

レンズ装置の撮影光学系に、カメラの撮像素子に被写体光を導く本線カメラ用光路と、該本線カメラ用光路に配置された光分割光学部材によって前記本線カメラ用光路から分割した被写体光を前記レンズ装置に配置されたＡＦ用撮像素子に導くＡＦ用光路とを設け、前記ＡＦ用撮像素子によって撮像された画像に基づいて前記撮影光学系の自動ピント調整を行なうＡＦ機能を備えたＡＦレンズ装置において、
前記本線カメラ用光路の所定位置に挿入する光学部材を、前記光分割光学部材と、前記本線カメラ用光路の光学系の焦点距離を所定倍に変換するための変倍用光学部材とで切り替えられるようにしたことを特徴とするＡＦレンズ装置。
前記所定位置に挿入可能な前記変倍用光学部材として前記本線カメラ用光路の光学系の焦点距離を異なる倍率に変換するための複数の変倍用光学部材を切り替えられるようにしたことを特徴とする請求項１のＡＦレンズ装置。