JP2012222602A - 撮像装置及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムカメラ用レンズを、光学フィルタを有する固体撮像素子による撮像装置に使用した場合、フィルタの影響による球面収差とフランジバックの変動の影響を補正する。
【解決手段】撮像素子と、レンズ装置からレンズ側の情報を受信する通信部と、撮像素子の位置を調整するフランジバック調整機構と、球面収差の変動に応じてフランジバック調整機構に調整させる撮像素子の位置を、レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部とを有する撮像装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。

近年、普及している一眼レフタイプ等のデジタルカメラでは、レンズ装置とカメラ本体の接点部分のカメラ内に水晶のローパスフィルタやガラスのＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ等のフィルタ類が介在する。つまり、デジタルカメラの場合、レンズ装置とカメラ本体の接点部分には３〜４ｍｍ程度の厚みを持ったガラスの物質が入った状態となる。

これに対して、フィルムカメラでは、レンズ装置とカメラ本体の接点部分は空気であり、何も介在しない。つまり、レンズ装置とカメラ本体の接点部分の厚さは０と考えられる。このように、フィルムカメラとデジタルカメラには大きな相違がある。

一般に、映画用カメラに使われるレンズ装置は、フィルムカメラ用に設計されたものが多い。そして、フィルムカメラ用のレンズ装置では、カメラ内にガラスのフィルタが入っていないという条件でピント位置が合うように収差補正がなされている。

一方、近年、デジタルの映画用カメラが普及しつつある。このような状況では、カメラ内にフィルタ類が挿入されたデジタルの映画用カメラに、フィルムカメラ用のレンズ装置を装着する場合が多く発生する。この場合、カメラ内に内蔵されたフィルタ類によって球面収差が変動する。この結果、レンズ本来のピント面とは異なる位置において最良の像が得られ、ピント位置がずれた状態となる。

カメラに内蔵されたフィルタによる球面収差の変動に対しては、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）システムを用いて、変動した収差分に対応した量だけピント位置を修正することも考えられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２４３９３４号公報

しかしながら、映画用カメラのような特殊なカメラでは、ファインダを見てピントを合わせる人は少なく、巻尺等を使ってカメラから被写体までの距離を測り、レンズの距離目盛りを合わせることによってピントを手動で調整しているのが現状である。よって、ＡＦ機能をもたない映画用カメラにおいては、フィルム用に設計されたレンズ装置をデジタルカメラ（デジタルの映画用カメラ）に使用した場合、上述した球面収差の変動によるピント位置のずれを自動補正することはできない。

そこで、本開示では、レンズ側の情報を用いて球面収差の変動を補正することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び撮像システムを提案する。

本開示によれば、撮像素子と、レンズ装置からレンズ側の情報を受信する通信部と、前記撮像素子の位置を調整する自動調整機構と、球面収差の変動に応じて前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を、前記レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部と、を備える撮像装置が提供される。

また、本開示によれば、レンズ群を有するレンズ装置と、前記レンズ装置に対して着脱可能な撮像装置と、を備え、前記レンズ装置は、レンズ側の情報を送信する通信部を有し、前記撮像装置は、撮像素子と、前記レンズ側情報を受信する通信部と、前記撮像素子の位置を調整する自動調整機構と、球面収差の変動に応じて前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を、前記レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部と、を備える撮像システムが提供される。

以上説明したように、本開示によれば、レンズ側の情報を用いて球面収差の変動を補正する撮像装置及び撮像システムを提案することができる。

本開示の一実施形態に係る撮像システムのハードウエアの概略構成図である。 一実施形態に係る撮像システムの内部構成図である。 一実施形態に係る球面収差量の算出方法を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．撮像システムのハードウエア構成
１．１．レンズ装置
１．２．撮像装置
２．撮像システムの内部構成図
２．１．レンズ装置
２．２．撮像装置
３．球面収差変動に対する自動補正
３．１．レンズ側の球面収差の変動に対するフランジバック調整
（撮像素子の移動量の算出）
３．２．レンズ群繰り出しによる球面収差の変動に対するフランジバック調整
３．３．装置内の部品による球面収差の変動に対するフランジバック調整
３．４．温度変化による球面収差の変動に対するフランジバック調整

＜１．撮像システムのハードウエア構成＞
まず、図１を参照して、本開示の一実施形態に係る撮像システムのハードウエア構成についてその概略を説明する。撮像システム１０は、レンズ装置１００及び撮像装置２００を有する。図１では、本実施形態に係る撮像システム１０の説明に必要なハードウエア構成が概略的に示され、それ以外のハードウエアは省略されている。

[１．１．レンズ装置]
まず、レンズ装置１００のハードウエア構成について説明する。レンズ装置１００は、複数のレンズや絞り等の光学系を内蔵する筐体１０５を有する。筐体１０５は筒状部材であり、その外周にはフォーカスリング１１０及び絞りリング１１５が装着されている。フォーカスリング１１０は、撮影者の操作により回転し、これによりピントを合わせる。絞りリング１１５は、撮影者の操作により回転し、これにより絞り値を設定する。筐体１０５のレンズ内マイコン（マイクロプロセッサ）１２０（図２のレンズ制御部に相当）は、レンズ装置１００全体の動作を自動制御する。レンズ内マイコン１２０は、フォーカス用エンコーダ１２５及び絞り用エンコーダ１３０と接続されている。フォーカス用エンコーダ１２５は、フォーカスリング１１０の回転をモニタし、モニタ結果をレンズ内マイコン１２０に出力する。絞り用エンコーダ１３０は、絞りリング１１５の回転をモニタし、モニタ結果をレンズ内マイコン１２０に出力する。

レンズ内マイコン１２０は、撮像装置２００に内蔵されたカメラ内マイコン２０５と、レンズ装置１００及び撮像装置２００の通信接点Ａを介して接続されている。これにより、レンズ装置１００及び撮像装置２００の一方から他方に情報を送受信できるようになっている。

[１．２．撮像装置]
次に、撮像装置２００のハードウエア構成について説明する。撮像装置２００は、カメラ内マイコン２０５、撮像素子２３０及びフランジバック調整機構２５０を有している。カメラ内マイコン２０５は、電源部２１０に接続され、電源部２１０から電力を供給される。カメラ内マイコン２０５は、撮像装置２００全体の動作を自動制御する。撮像素子２３０は、撮影用の複数の受光素子を有する。撮像素子２３０は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などにより構成される。

カメラ内マイコン２０５は、フランジバック調整機構２５０を制御する。フランジバック調整機構２５０は、球面収差の変動に応じてフランジ面から焦点までの距離が変動した分、撮像素子２３０の位置を光軸方向に調整する機能を有す。これによりピント位置のずれを補正し、被写体をシャープに写すことができる。例えば、絞りを開けるほど、これに応じて撮像素子２３０を後ろに移動させるように調整すると、ピント位置のずれが補正され被写体をシャープに写すことができる。映画用カメラの場合、１０^−６のオーダ（数μｍ）という高精度のピントずれを調整することが要求されている。

フランジバック調整機構２５０は、フランジバック調整用モータ２１５、ギア２２０ａ、２２０ｂ、スクリューネジ２２５を有している。カメラ内マイコン２０５からフランジバック調整用モータ２１５に制御信号が送信されると、フランジバック調整用モータ２１５が駆動し、ギア２２０ａ、２２０ｂが回転する。その回転運動はスクリューネジ２２５の直進運動に変換され、これにより撮像素子２３０が光軸方向に所望の距離だけ移動する。これにより、フランジバックが調整され、ピント位置のずれが補正される。

＜２．撮像システムの内部構成図＞
次に、図２を参照して、本実施形態に係るレンズ装置１００及び撮像装置２００の内部構成について説明する。

[２．１．レンズ装置]
まず、レンズ装置１００の内部構成について説明する。図２の左側に示したように、レンズ装置１００は、光学系Ｌ、レンズ制御部１２０、フォーカス用エンコーダ１２５、絞り用エンコーダ１３０、レンズ用モータ１３５、絞り用モータ１４０、レンズ記憶部１４５、通信部１５０、フィルタ検出部１５５及び温度測定部１６０を有している。

光学系Ｌは、レンズ群１１０ａ、絞り１１５ａ、フィルタ１３５を有し、光軸０上に配置されている。レンズ群１１０ａは、光軸方向に移動可能である。図２では、レンズ群１１０ａを１つのレンズとして表しているが、実際にはフォーカスレンズやズームレンズ等、複数のレンズから構成されている。絞り１１５ａは、絞り値に応じて絞り込まれる。フィルタ１３５は、例えば、水晶のローパスフィルタやガラスのＮＤフィルタであり、交換可能に装着される。

レンズ制御部１２０は、制御装置として機能するマイクロプロセッサであり、レンズ装置１００全体の動作を制御する。例えば、レンズ制御部１２０は、レンズ用モータ１３５に駆動信号を出力することにより、レンズ群１１０ａを前後に移動させる。このようにして、制御部１２０は、レンズの繰り出しによりレンズのズーミング等を制御することが可能である。また、レンズ制御部１２０は、絞り用モータ１４０に駆動信号を出力することにより、撮影動作時の被写体輝度に応じた絞り１１５ａの制御を行う。

フォーカス用エンコーダ１２５及び絞り用エンコーダ１３０は、前述したようにレンズ群１１０ａ及び絞り１１５ａの状態をモニタし、モニタ結果をレンズ制御部１２０に出力する。フィルタ検出部１５５は、光学系Ｌに装着されているフィルタ類を検出する。

温度測定部１６０は、光学系Ｌに取り付けられた温度センサ１６０ａの検出値に基づき光学系Ｌの温度を測定する。なお、温度センサ１６０ａは、レンズ装置１００の温度を計測できれば、どこに装着されていてもよい。

レンズ記憶部１４５は、レンズ装置に関する各種情報を記憶する。レンズ記憶部１４５に記憶される情報の一例としては、Ｆ値（Ｔ値でもよい）、フィルタ類情報、レンズ内の商品情報、温度情報、各種補正値、球面収差情報が挙げられる。これらの値は、レンズ群の移動、絞り制御、フィルタの交換、温度の変化、レンズ内の部品交換等に応じて、随時最新の情報に更新される。

レンズ制御部１２０は、レンズ装置１００側の通信部１５０、及び後述する撮像装置２００側の通信部２１０を介して、撮像装置２００内のカメラ制御部２０５と通信する。たとえば、レンズ制御部１２０は、通信部１５０及び通信部２１０を介して、レンズ記憶部１４５に記憶されたレンズ側の各種情報をカメラ制御部２０５に送信する。

[２．２．撮像装置]
次に、撮像装置２００の内部構成について説明する。図２の右側に示したように、撮像装置２００は、カメラ制御部２０５、通信部２１０、撮像素子２３０、パルス発生部２３５、信号処理部２４０、画像表示部２４５、フランジバック調整機構２５０、フランジバック調整用モータ２１５、画像記憶部２５５、スイッチユニット２６０、表示装置２６５、カメラ記憶部２７５、位置検出部２８０、温度測定部２８５、着脱検出部２９０及び電源部２９５を有している。

撮像装置１０が非撮影状態にある場合、レンズ装置１００のレンズ群１１０ａ及び絞り１１５ａを通過した光束は、撮像素子２３０に向かう。撮像素子２３０の各画素は、露光されている間、レンズ装置１００により結像された被写体光学像を光量に応じて光電変換し、得られた電荷を蓄積する。蓄積された電荷は信号処理部２４０に送られる。信号処理部２４０は、画像データを生成し、その画像データを画像表示部２４５を介して表示装置２６５に表示する。これにより、撮影者は、表示装置２６５を介して被写体像を観察することができる。

非撮影状態から撮影状態に移行すると、撮像素子２３０には、パルス発生部２３５から走査クロック（水平駆動パルス）や所定の制御パルスが供給される。また、パルス発生部２３５は、信号処理部２４０にもクロック信号を出力する。

信号処理部２４０は、撮像素子２３０から読み出された信号に対して二重相関サンプリング処理（ＣＤＳ）やゲイン（ＡＧ）処理、及び所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことにより画像データを生成する。生成された画像データは、表示装置２６５に撮影画像として表示されるとともに画像記録部２５５に記録される。

スイッチユニット２６０は、電源部２９５のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチや、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチや、撮影準備動作および撮影動作を開始させるために操作されるスイッチを含む。

通信部２１０は、レンズ装置１００からレンズ側の情報を受信する。レンズ側の情報には、Ｆ値、Ｔ値、レンズ内フィルタに関する情報、又は球面収差情報の少なくともいずれかの情報が含まれてもよい。また、レンズ側の情報には、レンズ群１１０ａの繰り出しによる球面収差の変動に関する情報（球面収差情報）が含まれてもよい。更に、レンズ側の情報には、レンズ装置１００に取り付けられた温度センサ１６０ａにより検出された温度情報や各種補正値が含まれてもよいし、レンズ内の部品情報が含まれてもよい。

カメラ制御部２０５は、演算処理装置および制御装置として機能するマイクロプロセッサであり、各種プログラムに従って撮像装置全体の動作を制御する。例えば、カメラ制御部２０５は、前述の通りフランジバック調整を制御する。つまり、カメラ制御部２０５は、フランジバック調整用モータ２１５に駆動信号を出力することにより、フランジバック調整機構２５０を動作させる。

フランジバック調整機構２５０は、球面収差の変動に対して、レンズ側の情報を用いて撮像素子２３０の位置を制御する。フランジバック調整機構２５０は、基準温度下において、フランジ面から撮像面までの空気換算光路長での絶対位置が判るような機構、若しくは、基準面からどれだけ移動したかが判るような相対位置を計測できる機構を有する。これにより、撮像素子２３０を球面収差変動量に応じた距離だけ前後に移動させることができ、ピント位置のずれを補正できる。なお、フランジバック調整機構２５０は、球面収差の変動に対して、レンズ側の情報を用いて撮像素子２３０の位置を自動的に補正する自動調整機構の一例である。

カメラ記憶部２７５は、撮像装置２００内の各部により検出された検出値、測定された測定値を記憶する。カメラ記憶部２７５に記憶される情報の一例としては、フィルタ類情報、商品情報、位置情報、温度情報、球面収差情報が挙げられる。また、レンズ側から受け取ったＦ値等の情報も、カメラ記憶部２７５に記憶してもよい。これらの値は、レンズ側からの情報の受信タイミング、撮像装置２００内の温度の変化、部品交換等に応じて、随時最新の情報に更新される。

位置検出部２８０は、撮像素子の位置を検出する。温度測定部２８５は、撮像装置２００内に取り付けられた温度センサ２８５ａの検出値に基づき、撮像装置２００内の温度を測定する。なお、温度センサ２８５ａは、撮像装置２００の温度を計測できれば、どこに装着されていてもよい。着脱検出部２９０は、レンズ装置１００の着脱を検出し、カメラ制御部２０５に検出結果を通知する。

＜３．球面収差変動に対する自動補正＞
次に、球面収差の変動に対して、レンズ側の情報を用いて撮像素子２３０の位置を自動補正するフランジバック調整について説明する

[３．１．レンズ側の球面収差の変動に対するフランジバック調整]
図３の上図に示したように、近軸光線は、レンズによって光軸上の一点に集光するのが理想である。近軸光線は、元の光線の太さがほとんどない光線であるため、その光線では球面収差の倒れはほとんど生じない。

フィルムカメラでは、レンズ装置１００と撮像装置２００の接点部分Ａは空気であり、何も介在しない。よって、フィルムカメラ用として設計されたレンズ装置１００をフィルムカメラに装着した場合、レンズ装置１００と撮像装置２００の接点部分Ａは何も挿入されていない状態となる。このため、図３の下図に示したように球面収差はまっすぐ立ってピント位置は合った状態となる。よって、この状態では、球面収差は変動しておらず、フランジバック調整機構２５０による補正は不要である。

しかし、フィルムカメラ用として設計されたレンズ装置１００をデジタルカメラに装着した場合、レンズ装置１００と撮像装置２００の接点部分Ａにはガラスが挿入されている状態となる。このため、図３の下図に示したように球面収差が後ろに倒れてくる。球面収差は、光線の太さが太くなるほど後ろに倒れてくるから、光線の太さを細くすることにより球面収差を補正することができる。その際、フランジバック調整機構２５０による撮像素子２３０の位置の補正が必要になる。

例えば、絞りが開放されているとき、図３の下図のＦナンバー光線に対して幅（高さ）が７割の光線（７割幅光線）が焦点近傍で集光してピント位置が合い、被写体が一番シャープに写ることがわかっている。絞りが絞り込まれてくると、その絞られた光量の７割程度がピント合わせの目安となる。よって、フランジバック調整機構２５０は、球面収差の変動に対して、Ｆナンバー光線の７割幅光線が得られるように撮像素子２３０を前後に移動させ、ピント位置を合わせることが必要になってくる。

そこで、カメラ制御部２０５は、フランジバック調整前に、通信部２１０、通信部１５０を介してレンズ記憶部１４５に記憶されているＦ値若しくはＴ値を受信する。フランジバック調整機構２５０は、受信したレンズ側の情報を用いて撮像素子２３０の位置を自動的に補正する。

カメラ制御部２０５は、レンズ側情報を用いて、球面収差変動に応じた撮像素子２３０の移動量を計算する。計算に必要な各種常数や収差変動を演算するためのプログラムはカメラ記憶部２７５に記憶されている。カメラ制御部２０５は、これらのデータやプログラムを実行することにより、レンズ側情報を用いて撮像素子２３０の移動量を算出する。

カメラ制御部２０５による移動量の演算についてその詳細を以下に説明する。レンズ装置１００の球面収差の倒れによる像面移動を補正する場合において、フィルムカメラ用のレンズの場合には、撮像装置２００側はＦ値に応じた像面移動量だけフランジバック調整機構２５０を作動させることにより、ピント位置の補正を行う。よって、この場合にレンズ側から取得すべきレンズ側の情報として最低限必要な情報はＦ値又はＴ値である。一方、デジタルカメラ用のレンズの場合には、デジタルカメラ内のガラス厚とレンズが想定しているガラス厚との差分によるピントのずれ量だけ補正を行う。よって、この場合にレンズ側から取得すべきレンズ側の情報として最低限必要な情報は、レンズが想定しているガラス厚の情報を持っているフィルタ類の情報である。

（撮像素子の移動量の算出）
ここでは、フィルムカメラ用として設計されたシネマレンズ（後置ガラスを考えていないもの）を使用する場合について考える。球面収差の変動によって最良像面の位置が移動する現象を補正するために、撮像素子２３０を移動させる量をΔＤで示す（図３参照）。撮像素子２３０の移動量ΔＤの算出方法を、図３を参照しながら説明する。

シネマレンズでは、Ｔ値でレンズの明るさを表記することが多い。Ｔ値とＦ値と関係は以下の通りである。
Ｔ値＝Ｆ値／透過率

ここでは、撮影者がレンズを任意のＴ値にセットしている場合を考えることとする。また、アークサインはＳＩＮ＾１で示し、アークタンジェントはＴＡＮ＾１で示す。また、レンズのＴ値をＴｎ、レンズのＦ値をＦｎ、レンズの透過率をＴｋ（単位は％）、内蔵ガラス（図３の平面ガラス）の厚さをｔ、内蔵ガラスの屈折率をＮとする。

像面の移動量ΔＤ（ｍｍ）は以下の計算で求めることができる。
Ｔｎ＝Ｆ÷Ｔｋ×１００より、Ｆ＝Ｔｎ×Ｔｋ÷１００
Ｆ値は、レンズの焦点距離÷光線幅Ｗで算出されるため、光線入射角度はＦ値の関数として表すことができる。

レンズの球面収差が十分に補正されていると仮定すると、光束幅のほぼ７割の位置の光束で定義される像面で解像度が最良となる。その７割の幅の光線が平面ガラスに入ってくるときの光軸とのなす角度ＤＥＧａは、次式にて算出される。
ＤＥＧａ＝ＴＡＮ＾１（１÷Ｆ×０．７÷２）

次に、平面ガラスの内部を通過するときの角度ＤＥＧｂは、平面ガラス内の屈折率を用いて次式にて算出される。
ＤＥＧｂ＝ＳＩＮ＾１（１÷Ｎ×ＳＩＮ（ＤＥＧａ））
平面ガラスから出たときの光軸とのなす角度は、元の角度ＤＥＧａに戻る。

ガラス入射時に屈折して平面ガラスの後面を通る光線の高さ位置と、ガラス入射時の光線の延長線が平面ガラスの後面を通るときの光線の高さの差をΔｈとすると、Δｈは次式にて算出される。
Δｈ＝（ＴＡＮ（ＤＥＧａ）−ＴＡＮ（ＤＥＧｂ））×ｔ

よって、撮像素子２３０の移動量ΔＤは、
ΔＤ＝Δｈ÷ＴＡＮ（ＤＥＧａ）−（ｔ−ｔ÷Ｎ）

以上のようにして、カメラ制御部２０５は、７割幅光線での球面収差量までの撮像素子２３０の移動量ΔＤを算出する。フィルムカメラ用のレンズにおいては、フランジバック調整機構２５０を駆動して撮像素子２３０を移動量ΔＤだけ移動することにより、球面収差の変動量に応じた像面位置の補正を行うことができる。デジタルカメラ用のレンズにおいては、上記式に対して、レンズ側が想定しているフィルタとの差分情報を入力することにより、球面収差の変動量を計算することができるので、その差分量だけ補正を行えばよい。なお、レンズ側からフィルタ類情報をもらえなかった場合には、フィルム用レンズとみなしてレンズ厚を０として移動量ΔＤを計算してもよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る撮像装置２００によれば、レンズ側の情報をレンズ側から取得することによって、レンズ側の球面収差の変動に対するフランジバックの自動調整をカメラ側で実現することができる。従来から、フィルム用レンズでも撮影距離情報やＦ値はレンズ側の記憶部に記憶されていたが、レンズ側で得た情報を使って、カメラ側でフランジバックを調整することは行われていなかった。

本実施形態のように、カメラ側が有するフランジバック調整機構２５０を用いてフランジバックを調整する利点の一つは、フィルムカメラ用として設計されたレンズを用いても被写体をシャープに撮像できることにある。つまり、本実施形態に係る撮像装置２００によれば、フィルムカメラ用で設計されたレンズ装置１００を使っても、撮像装置２００側で、フィルムカメラ用で設計されたレンズ値であることを考慮してピント位置を調整する。これにより、撮影者は、レンズがフィルムカメラ用に設計されたレンズであるか、デジタルカメラ用に設計されたレンズであるかを考慮した手動による調整の煩わしさを感じることなく、直ちに良好な撮影環境を提供され得る。

例えば、カメラ内にガラスが入っていない条件で設計されたフィルムカメラ用のレンズを使う場合、カメラ内のフランジバック調整機構２５０は、カメラ内のフィルタによって発生した球面収差によって最良像面が移動した変位量だけ撮像素子２３０を移動させる。これにより、ピント面を合わせて最適な像を得ることができる。また、デジタルカメラ用のレンズを使う場合、フランジバック調整機構２５０は、設計時にレンズ側で想定された挿入ガラスと、実際に使用するカメラ内にあるガラスの厚さの差分によって生じた球面収差の変動量だけ、撮像素子２３０を移動させる。これによっても、ピント面を合わせて最適な像を得ることができる。なお、ガラス厚の差分による像面位置補正については、球面収差補正を考慮に入れていない、光路長補正のみを考えた近似補正を行うことも撮像システム１０としては可能であり、これにより計算量を削減することができる。

[３．２．レンズ群繰り出しによる球面収差の変動に対するフランジバック調整]
次に、以上に説明した[１]レンズ側の球面収差の変動だけでなく、[２]レンズ群の繰り出しによる球面収差の変動も考慮した、カメラ側でのフランジバック調整について説明する。

球面収差量は、近距離撮影時のレンズ群１１０ａの繰り出しによっても変化する。一般に、レンズのピント調整に応じて撮影距離が変わると球面収差は変動する。よって、レンズ群の繰り出しによる球面収差の変動を、カメラ側のフランジバック調整機構２５０を用いて補正してもよい。

カメラ制御部２０５は、レンズの繰り出しによる球面収差の変動に対して、レンズ側の情報に含まれる球面収差変動に関する情報（球面収差情報）を用いて撮像素子２３０の位置をの補正する。よって、この場合にも、カメラ制御部２０５は、レンズ装置１００から球面収差情報を取得する必要がある。撮像素子２３０の移動量ΔＤの算出方法は前述した通りであるため、ここでは説明を省略する。先に説明した[１]レンズ側の球面収差の変動に応じた撮像素子２３０の移動量をΔＤ１とし、ここで説明する[２]レンズ群１１０ａが繰り出しによる球面収差の変動に応じた撮像素子２３０の移動量をΔＤ２とすると、撮像素子２３０の最終的な移動量ΔＤは、ΔＤ１＋ΔＤ２となる。

レンズ群１１０ａ内のズームレンズでズーミングしたような場合にも球面収差が変わってくる。この場合にもレンズ装置１００側からズーミングによる球面収差情報を取得し、その情報を用いて撮像素子２３０の移動量を算出してフランジバック調整を行ってもよい。

さらに、レンズ装置１００の性能がさほどよくない場合、カメラ側のフランジバック調整によってかえって球面収差が悪化する場合もある。その場合にもカメラ側のフランジバック調整２５０によって撮像素子２３０の位置を自動調整することができる。

以上に説明したように、本実施形態に係る撮像装置２００によれば、レンズ側からレンズ群の繰り出しによる球面収差情報を取得することによって、レンズ群の繰り出しによる球面収差の変動も考慮したフランジバックの自動調整を実現できる。これにより、より最適な像を得ることができる。特に、映画用カメラの場合のように、巻尺等により撮影距離を測定し、これによりピントを合わせるカメラにおいては、このような手動によるピント合わせの後に本実施形態に係るフランジバック調整を自動で実行することによって、より高精度なピント調整が可能となる。

[３．３．装置内の部品による球面収差の変動に対するフランジバック調整]
次に、以上に説明した[１]レンズ側の球面収差の変動、及び[２]レンズ群の繰り出しによる球面収差の変動だけでなく、[３]装置内に組み込まれた部品の交換等による球面収差の変動も考慮した、カメラ側でのフランジバック調整について説明する。

装置内に組み込まれた部品の交換等によっても球面収差は変動する。部品の交換等に基づく球面収差の変動を、カメラ側のフランジバック調整機構２５０を用いて補正してもよい。

撮像装置２００側の部品情報はカメラ記憶部２７５に記憶されている。カメラ記憶部２７５は、組み立て時に撮像装置２００に内蔵された部品情報を記憶してもよい。また、カメラ記憶部２７５は、フィルタ検出部１５５がいずれかの部品の交換を検出した場合にも、交換後の部品についての部品情報を記憶してもよい。部品情報には、カメラ内に組み込まれた数種類のフィルタ類等の厚さ、屈折率等の部品に関する物性値、カメラが現在どのフィルタを使っているかなどを判別可能な情報等が含まれていてもよい。

カメラ制御部２０５は、撮像装置２００を最初に使用する時、撮像装置２００に組み込まれた部品の交換時、又は撮像装置２００に取り付けられた設定モードの切替時に応じて前記補正を実行してもよい。設定モードの切替としては、解像度の設定を変える場合や、カメラ内で切り替えて用いる数段階の濃さのＮＤフィルタ等の部品の厚さのバラツキや、ローパスフィルタを切り替えた場合等が挙げられる。

なお、レンズ装置１００に組み込まれた部品の交換等による球面収差の変動を考慮した、カメラ側でのフランジバック調整を行うこともできる。この場合、レンズ装置１００側の部品に関するレンズ側の情報は、部品情報としてレンズ記憶部１４５に記憶されている。例えば、組み立て時にレンズ装置１００に内蔵された部品に関する情報を部品情報の一つとしてレンズ記憶部１４５に記憶してもよい。また、ＮＤフィルタ１３５が交換された場合、フィルタ検出部１５５が交換後のフィルタ類情報を部品情報の一つとしてレンズ記憶部１４５に記憶することもできる。カメラ制御部２０５は、レンズ装置１００の交換時、又はレンズ装置１００に組み込まれた部品の交換時、又はレンズ装置１００に取り付けられた設定モードの切替時に応じてレンズ側からレンズ側情報を受信して前記補正を実行してもよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る撮像装置２００によれば、装置内に組み込まれた部品の交換等による球面収差の変動を考慮した、カメラ側でのフランジバック調整が可能となる。これによれば、フィルタの厚さや屈折率の違いによって生じる像面移動について、厚さの異なる部品を切り替えた場合においても、ピント位置の変化をなくすことができる。例えば、図３の下図には、平面ガラスを挿入したことにより移動した近軸像面が図示されているが、このピント位置の変化をなくすことができる。また、厚さの異なる内部部品を切り替えて使っても、カメラ部品交換毎により最適な像を得ることができる。このため、カメラ設計時の自由度を高めることができる。また、カメラ側又はレンズ側に組み込まれた部品情報による理想の球面収差と実際の部品の加工上のバラツキによる球面収差の変動を考慮したフランジバック調整が可能となる。これにより、カメラ用の部品の加工精度を、従来より少し低めに設定することができ、製造コストを低下させることができる。映像用カメラのような高性能な機種のカメラの場合、数μｍ単位の高い調整精度が求められるため、特に有効である。

[３．４．温度変化による球面収差の変動に対するフランジバック調整]
次に、以上に説明した[１]レンズ側の球面収差の変動、[２]レンズ群の繰り出しによる球面収差の変動、[３]装置内に組み込まれた部品の交換等による球面収差の変動に加え、[４]装置内の温度変化による球面収差の変動も考慮した、カメラ側でのフランジバック調整について説明する。

レンズ装置１００や撮像装置２００の内部温度は、３０度程度変動することがある。このような温度変化による各部品の熱膨張及び収縮によってピント位置が若干変化する。この温度変化に基づく球面収差の変動を、カメラ側のフランジバック調整機構２５０を用いて補正してもよい。

レンズ装置１００側の温度変化に応じたフランジバック調整を行う場合、レンズ装置１００側から温度情報を受信する必要がある。レンズ側の温度情報は、レンズ装置１００に取り付けられた温度センサ１６０ａにより検出され、温度測定部１６０により測定され、レンズ記憶部１４５に記憶されている。レンズ側の通信部１５０は、この温度情報を送信し、通信部２１０はこれを受信する。

カメラ記憶部２７５は、温度変動を球面収差の変動に換算可能な換算テーブルを予め記憶している。カメラ制御部２０５は、この換算テーブルを用いて温度変化に応じた撮像素子２３０の移動量を算出する。フランジバック調整機構２５０は、算出された移動量に従い撮像素子２３０を移動させる。

撮像装置２００側の温度変化に応じたフランジバック調整を行う場合、カメラ側の温度情報は、撮像装置２００に取り付けられた温度センサ２８５ａにより検出され、温度測定部２８５により測定され、カメラ記憶部２７５に記憶されている。カメラ制御部２０５は、カメラ記憶部２７５に記憶された温度情報を使用する。カメラ制御部２０５は、換算テーブルを用いて、温度測定部２８５により測定されや温度変化に応じた撮像素子２３０の移動量を算出する。フランジバック調整機構２５０は、算出された移動量に従い撮像素子２３０を移動させる。

以上に説明したように、本実施形態に係る撮像装置２００によれば、温度による球面収差の変動に対して、レンズ側の温度情報やカメラ側の温度情報に基づき撮像素子２３０の位置が補正される。これにより、ピント位置を合わせることができる。これにより、撮影時の大きな環境の変化に対してもレンズの距離目盛と実際の撮影距離とが厳密に一致し、距離目盛を基準としたピント位置の調整ができる。

また、現状では温度変化による球面収差の変動を少しでも抑えるために、熱膨張係数の小さな材料をカメラの部品として使用していた。そのような低膨張率の部品は高価であり、撮像装置２００全体の価格が高くなる要因の一つとなっていた。しかしながら、本実施形態に係る撮像装置２００によれば、温度変化による球面収差の変動に追従して撮像素子２３０の位置が補正される。これにより、高価な低熱膨張率の部品を買う必要性が減少し、部品の低価格化を図り、製品コストを低減することができる。なお、レンズ装置１００の温度変化及び撮像装置２００の温度変化を両方とも補正してもよいし、いずれか一応だけを補正してもよい。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

たとえば、本開示に係る自動調整機構には、球面収差の変動に対して、フランジバックを調整する機構だけでなく、例えばバックフォーカスを調整する機構も含まれる。なお、フランジバックとは、フランジ面（撮像装置２００とレンズ装置１００の接触面）から焦点までの距離をいい、バックフォーカスとは、レンズ群の中の最後のレンズから焦点までの距離をいう。バックフォーカス調整機構を用いても、フランジバック調整機構２５０と同様に、球面収差の変動に対して、レンズ側の情報を用いて撮像素子２３０の位置を自動的に補正することができる。

また、上記実施形態では、
[１]レンズ側の球面収差の変動、
[２]レンズ群の繰り出しによる球面収差の変動、
[３]装置内に組み込まれた部品の交換等による球面収差の変動、
[４]装置内の温度変化による球面収差の変動
を考慮して、カメラ側でフランジバック調整を行った。これら[１]〜[４]の変動に対する調整は、[１][２][３][４]をそれぞれ単独で実行した場合においても、それぞれをどのように組み合わせて実行した場合においても本開示に係る撮像システムとして成り立つ。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）撮像素子と、
レンズ装置からレンズ側の情報を受信する通信部と、
前記撮像素子の位置を調整する自動調整機構と、
球面収差の変動に応じて前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を、前記レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部と、
を備える撮像装置。
（２）前記通信部は、前記レンズ側の情報としてＦ値、Ｔ値、フィルタ類情報及び球面収差情報の少なくともいずれかの情報を受信する前記（１）に記載の撮像装置。
（３）通信部は、前記レンズ装置に内蔵されるレンズの繰り出しに対する球面収差情報を受信し、
前記カメラ制御部は、前記レンズの繰り出しによる球面収差の変動に対して、前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を前記球面収差情報に基づき制御する前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）前記撮像装置に組み込まれた部品情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記カメラ制御部は、部品の調整による球面収差の変動に対して、前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を前記部品情報に基づき制御する前記（１）から（３）のいずれか一項に記載の撮像装置。
（５）前記カメラ制御部は、前記撮像装置に組み込まれた部品の交換時、又は前記撮像装置に取り付けられた設定モードの切替時に応じて前記撮像素子の位置を前記自動調整機構に調整させる前記（４）に記載の撮像装置。
（６）前記通信部は、前記レンズ装置に取り付けられた温度センサにより検出された温度情報を受信し、
前記カメラ制御部は、温度による球面収差の変動に対して、前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を前記温度情報に基づき制御する前記（１）から（５）のいずれか一項に記載の撮像撮像装置。
（７）前記自動調整機構は、球面収差の変動に対して、フランジバック又はバックフォーカスのいずれかを自動調整する機構を有する前記（１）から（６）のいずれか一項に記載の撮像撮像装置。
（８）レンズ群を有するレンズ装置と、
前記レンズ装置に対して着脱可能な撮像装置と、を備え、
前記レンズ装置は、
レンズ側の情報を送信する通信部を有し、
前記撮像装置は、
撮像素子と、
前記レンズ側の情報を受信する通信部と、
前記撮像素子の位置を調整する自動調整機構と、
球面収差の変動に応じて前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を、前記レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部と、
を備える撮像システム。

１０ 撮像システム
１００ レンズ装置
１１０ａ レンズ群
１１５ａ 絞り
１２０ レンズ制御部
１３５ ＮＤフィルタ
１４５ レンズ記憶部
１５０ 通信部
１６０ａ 温度センサ
１６０ 温度測定部
２００ 撮像装置
２０５ カメラ制御部
２１０ 通信部
２３０ 撮像素子
２５０ フランジバック調整機構
２７５ カメラ記憶部
２８５ａ 温度センサ
２８５ 温度測定部
Ｏ 光軸

Claims (8)

1. 撮像素子と、
   レンズ装置からレンズ側の情報を受信する通信部と、
   前記撮像素子の位置を調整する自動調整機構と、
   球面収差の変動に応じて前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を、前記レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部と、
   を備える撮像装置。
2. 前記通信部は、前記レンズ側の情報としてＦ値、Ｔ値、フィルタ類情報及び球面収差情報の少なくともいずれかの情報を受信する請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記通信部は、前記レンズ装置に内蔵されるレンズの繰り出しに対する球面収差情報を受信し、
   前記カメラ制御部は、前記レンズの繰り出しによる球面収差の変動に対して、前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を前記球面収差情報に基づき制御する請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記撮像装置に組み込まれた部品情報を記憶する記憶部を更に備え、
   前記カメラ制御部は、部品の調整による球面収差の変動に対して、前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を前記部品情報に基づき制御する請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記カメラ制御部は、前記撮像装置に組み込まれた部品の交換時、又は前記撮像装置に取り付けられた設定モードの切替時に応じて前記撮像素子の位置を前記自動調整機構に調整させる請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記通信部は、前記レンズ装置に取り付けられた温度センサにより検出された温度情報を受信し、
   前記カメラ制御部は、温度による球面収差の変動に対して、前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を前記温度情報に基づき制御する請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記自動調整機構は、球面収差の変動に対して、フランジバック又はバックフォーカスのいずれかを自動調整する機構を有する請求項１に記載の撮像装置。
8. レンズ群を有するレンズ装置と、
   前記レンズ装置に対して着脱可能な撮像装置と、を備え、
   前記レンズ装置は、
   レンズ側の情報を送信する通信部を有し、
   前記撮像装置は、
   撮像素子と、
   前記レンズ側の情報を受信する通信部と、
   前記撮像素子の位置を調整する自動調整機構と、
   球面収差の変動に応じて前記自動調整機構に調整させる前記撮像素子の位置を、前記レンズ側の情報に基づき制御するカメラ制御部と、
   を備える撮像システム。

Images