JP2017106954A - レンズ装置、カメラ本体および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸方向に移動するレンズ群の傾きによって発生する影響を補正することができるレンズ装置、カメラ本体および光学機器を提供する。【解決手段】レンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、を備えており、前記駆動手段が、前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づいて得られた駆動信号に基づいて、前記レンズユニットを駆動する。【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ装置、カメラ本体および光学機器に関し、特にデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＴＶカメラ、監視カメラ等の撮像装置やプロジェクタ等に好適なものに関する。

従来、光軸方向に移動する変倍レンズと、変倍に伴って変動する像面の補正作用及び合焦作用を行うフォーカスレンズとを有するいわゆるリアフォーカス（インナーフォーカス）ズームレンズが知られている。リアフォーカスズームレンズを用いた撮像装置では、変倍に伴って変動する像面の補正作用及び合焦作用を行うように、変倍レンズとフォーカスレンズのトラッキング制御を行っている。

ここで、環境温度の変化によって、部品に膨張や収縮が生じると、レンズ鏡筒の各レンズ群の焦点距離やレンズ群間の距離などに変化が生じるために、ピント値が変化してしまう。このようなピントずれが生じる場合には、ピントずれを補正するトラッキング制御を行うことで、ピントずれを起こさないようにするのが一般的である。これに関して、温度変化に伴う光学系の結像面位置の変動を補正する制御に関する技術が開示されている（特許文献１）。

特開平１０−２０６７２２号公報

近年、レンズ鏡筒やそれを有する光学機器の小型化、撮像素子の小型化、更にはズーム倍率の高倍化などにより、レンズの光軸方向の位置や光軸に対する傾きなどの変化に対するピントの変化量の比率を示す敏感度が高くなる傾向にある。敏感度が高くなると、従来では問題とならないような微量の変化によってもピントずれが問題となってしまう。

例えば、レンズ鏡筒内に温度勾配があると、部品の膨張や収縮方向が異なるために、部品に生じる寸法変化や変形具合に微細な差が生じる場合がある。また、特に移動するレンズ群は、円滑な作動のために、各支持部に必要最低限のガタを有しており、各部のガタの範囲内で、温度変化方向の違いで、各部品の偏り方向に差が生じたりする。これらが、レンズ群の傾き具合の変化として現れると、レンズ群の主点位置が変化（光軸方向の位置関係が変化）してしまう。この変化は、従来であれば、ピント変動にさほど影響のない範囲内の微細な変化であった。

しかし、近年の高敏感度レンズにおいては、レンズ群の微細な傾き具合の変化でも、想定以上のピントずれが発生し、従来技術のピント補正では十分にピント補正しきれずに、ピントずれとして問題となる場合があった。

このレンズ群の傾き具合の変化は、環境温度の変化以外でも、例えば姿勢変化をした場合でも、移動レンズ群の各支持部ガタの範囲内で発生する。この場合、姿勢差によるピントずれとして問題となってしまう。

本発明の目的は、光軸方向に移動するレンズ群の傾きによって発生する影響を補正することができるレンズ装置、カメラ本体および光学機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るレンズ装置は、レンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、を備えており、前記駆動手段が、前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づいて得られた駆動信号に基づいて、前記レンズユニットを駆動する、ことを特徴とする。

また、本発明に係るカメラ本体は、レンズ装置に装着可能なカメラ本体であって、撮像素子を備えており、前記レンズ装置が、前記撮像素子に被写体からの光を導くレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、を有しており、前記カメラ本体が、前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づいて駆動信号を生成し、前記レンズ装置に送信する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る光学機器は、光学機器であって、撮像素子と、該撮像素子に被写体からの光を導くレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づく駆動信号に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、光軸方向に移動するレンズ群の傾きによって発生する影響を補正することができる。

撮像装置に搭載される本発明の第１の実施形態に係るレンズ装置としてのレンズ鏡筒の分解斜視図 撮像装置に搭載される第１の実施形態に係るレンズ鏡筒の断面図 撮像装置に搭載される第１の実施形態に係るレンズ鏡筒主要部の斜視図 撮像装置に搭載される第１の実施形態に係るレンズ鏡筒主要部を後方から見た図 撮像装置に搭載される第２の実施形態に係るレンズ鏡筒主要部の斜視図 撮像装置に搭載される第２の実施形態に係るレンズ鏡筒主要部を後方から見た図 第１の実施形態における初期動作のフローチャート 第１の実施形態におけるピント補正動作のフローチャート 第２の実施形態における初期動作のフローチャート 第２の実施形態におけるピント補正動作のフローチャート 本発明の実施形態に係るレンズ装置を搭載した撮像装置の構成を示すブロック図 本発明の原理・作用を説明する図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（光学機器およびカメラ本体）
図１１は、本発明の実施形態に係るレンズ装置としてのレンズ鏡筒を搭載した光学機器である撮像装置としてのビデオカメラの要部ブロック図である。図１１において、以下に詳述するレンズ装置がユニットＵ１、撮像装置がユニットＵ３として示され、制御手段であるコントロール回路５６を含むユニットＵ２が撮像装置本体であるカメラ本体（ユニットＵ１が装着可能）に設けられる。なお、コントロール回路５６は、ユニットＵ２の内部にあっても、ユニットＵ１の内部にあっても構わない。更に言えば、このコントロール回路５６は、ユニットＵ１、ユニットＵ２のいずれとも違う外部装置が有していても構わない。

図１１で、レンズ群（レンズユニット）Ｌ１〜Ｌ４を通る入射光を受光する撮像素子５７の出力は、カメラ信号処理回路５０に接続されている。カメラ信号処理回路５０の出力のＹ信号は、ＡＥゲート５２、ＡＦゲート５１に接続されている。ＡＥゲート５２の出力はコントロール回路５６に接続され、ＡＦゲート５１の出力はＡＦ信号処理回路５３を介してコントロール回路５６に接続されている。コントロール回路５６については、光軸方向に移動する移動レンズ群の傾き変化の検出に関連して後に記載する。

図１１において、カメラ信号処理回路５０は、撮像素子５７の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＦゲート５１、ＡＥゲート５２を通過する。ＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号処理回路５３は、映像信号の高周波成分に関する１つ又は複数の出力を生成する。

ズームスイッチ５４、ズームトラッキングメモリ５５は、変倍に際して被写体距離と第２レンズ群Ｌ２の位置に応じてとるべき第４レンズ群Ｌ４の位置の情報を記憶する。なお、ズームトラッキングメモリ５５としてはコントロール回路５６のメモリを使用してもよい。例えば、撮影者によりズームスイッチ５４が操作されると、コントロール回路５６はズームトラッキングメモリ５５の情報を基に算出した第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の所定の位置関係が保たれるように駆動制御する。

即ち、現在の第２レンズ群Ｌ２の光軸方向のアブソリュート位置を示すカウント値と算出された位置とが一致するように、ズームモータ１４の駆動を制御する。更に、現在の第４レンズ群Ｌ４の光軸方向のアブソリュート位置を示すカウント値と算出された位置とが一致するように、フォーカスモータ１５の駆動を制御する。

また、オートフォーカス動作では、ＡＦ信号処理回路５３の出力がピークを示すように、コントロール回路５６はフォーカス駆動源１５により第４レンズ群Ｌ４を駆動制御する。

更に、適正露出を得るために、コントロール回路５６はＡＥゲート５２を通過したＹ信号の出力の平均値の所定値及び絞りエンコーダ２４の出力所定値となるように、絞り駆動源１３ａを駆動制御して絞り装置１３の開口径を制御する。

なお、ズーム駆動源１４及びフォーカス駆動源１５としては、ステッピングモータに限らず、例えばＤＣモータやボイスコイルモータ、振動型モータ、振動型リニアアクチュエータ等を用いてもよい。

図１１ではビデオカメラについて説明したが、本実施形態のレンズ鏡筒は、デジタルスチルカメラやフィルムカメラ、交換レンズ、監視レンズ等、他の光学機器（撮像装置）にも同様に適用することができる。

（レンズ装置）
以下、本発明の第１の実施形態に係る光学機器に搭載されるレンズ装置としてのレンズ鏡筒の構成について説明する。図１は本実施形態のレンズ鏡筒の各要素の分解斜視図、図２は本実施形態のレンズ鏡筒の断面図である。本実施形態のレンズ鏡筒は、光学機器である撮像装置（撮影装置）としてのビデオカメラやデジタルスチルカメラ、監視カメラ等に取り付けられ、或いは一体に設けられて使用される。

本実施形態のレンズ鏡筒は、例えば正、負、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群構成の変倍光学系（ズームレンズ）を有している。尚、本実施形態のレンズ鏡筒は撮像（撮影）のために４群構成の変倍光学系（ズームレンズ）を有するものであるが、撮像（撮影）のための光学系としてこれに限定されず、どのような光学系でも良い。

図２において、３０は光軸である。Ｌ１は光軸方向に固定で不動の第１レンズ群、Ｌ２は光軸方向に移動して変倍動作を行う第２レンズ群である。また、Ｌ３は固定の第３レンズ群、Ｌ４は光軸方向に移動し変倍に伴って変動する像面の補正作用及び合焦作用を行う第４レンズ群である。

第１レンズ群Ｌ１は固定鏡筒１により保持され、第２レンズ群Ｌ２は２群移動枠２により保持されている。また、第３レンズ群Ｌ３は固定鏡筒３により保持され、第４レンズ群Ｌ４は４群移動枠４により保持されている。

また、４群移動枠４の後方（像面側）には、光軸と直交方向に移動する赤外カットフィルタ５ａとダミーガラス５ｂを保持するフィルタ枠５が設けられている。そして、その後方には、ＣＣＤセンサやＣＯＭＳセンサ等から成る撮像素子を固定するセンサホルダ６が設けられている。

ここで、固定鏡筒１は前部固定筒７にビス止めされ、前部固定筒７は固定鏡筒３を介して後部固定筒８にビス止めされている。また、センサホルダ６は後部固定筒８にビス止めされている。

図３、図４において、第２レンズ群Ｌ２を保持するレンズ保持部材としての２群移動枠２は光軸と平行に配置した第１及び第２のガイド部材としてのガイドバー９および１０により光軸方向に移動可能に支持されている。そして、ガイドバー９および１０は前部固定筒７と後部固定筒８により位置決めされて固定されている。

ガイドバー９には、２群移動枠２に形成されたスリーブ部２ａ（第１のガイド部材であるガイドバー９に嵌挿する嵌合穴が両端に形成される）が移動可能に係合している。また、第２のガイド部材であるガイドバー１０には、ガイドバー１０に嵌挿する光軸周りの回転規制部として２群移動枠２に形成されたＵ溝部２ｂが移動可能に係合している。

同様に、４群移動枠４はガイドバー１１、１２（図１）により光軸方向に移動可能に支持されている。そして、ガイドバー１１は前部固定筒７と後部固定筒８により、また、ガイドバー１２は固定鏡筒３と後部固定筒８により、位置決めされて固定されている。そして、ガイドバー１１には、４群移動枠４に形成されたスリーブ部が移動可能に係合している。ガイドバー１２には、４群移動枠４に形成されたＵ溝部が移動可能に係合している。

図１、図２において、１３は絞り装置である。１３ａは絞り装置１３の駆動源としてのガルバノメータである。そして、絞り羽根１３ｂおよび１３ｃを開閉して光が通過する開口の径を変化させることで、撮像素子に入射する光量を調整する。

図１において、ズームモータ１４は、ステッピングモータを用いている。ズームモータ１４は、板金により製作されたモータ保持板１４ｂにより保持されており、不図示のビスにより後部固定筒８に固定されている。そして、ズームモータ１４は回転するロータと同軸のリードスクリュー１４ａを有し、リードスクリュー１４ａには、ねじりコイルばね１７を介して２群移動枠２に組み込まれたラック１６が噛合している。

そして、ズームモータ１４におけるロータの回転により、第２レンズ群Ｌ２が光軸方向に駆動される。２群移動枠２、ラック１６及びリードスクリュー１４ａは、ねじりコイルばね１７のばね荷重によって付勢されて、それぞれの各部の嵌合又は噛合のガタを防止している。

ここで、フォーカスモータ１５も同様にステッピングモータを用いている。フォーカスモータ１５は、板金により製作されたモータ保持板１５ｂにより保持されており、不図示のビスにより後部固定筒８に固定されている。そして、フォーカスモータ１５は回転するロータと同軸のリードスクリュー１５ａを有し、リードスクリュー１５ａには、ねじりコイルばね１９を介して４群移動枠４に組み込まれたラック１８が噛合している。

そして、フォーカスモータ１５におけるロータの回転により、第４レンズ群Ｌ４が光軸方向に駆動される。４群移動枠４、ラック１８及びリードスクリュー１５ａは、ねじりコイルばね１９のばね荷重によって付勢されて、それぞれの各部の嵌合又は噛合のガタを防止している。

また、フィルタ駆動モータ２３は、不図示のビスにより後部固定筒８に固定されており、赤外カットフィルタ５ａを光路内に挿入または光路内から退避させるために、フィルタ枠５を光軸に対して略直交方向に駆動する。

２０、２１、２２はフォトインタラプタであり、それぞれ補強板に接着されており、補強板を介して不図示のビスにより後部固定筒８に固定されている。２群移動枠２および４群移動枠４が光軸方向に移動すると、それぞれの移動枠に形成された遮光板部がフォトインタラプタを構成する発光部と受光部との間に出入りする。これにより、遮光状態と受光状態とに切り換わる。フォトインタラプタは、この切り換わりを検出することにより、２群移動枠２および４群移動枠４が基準位置に位置しているか否かを検出している。

ズームモータ１４、フォーカスモータ１５、絞り装置１３、フィルタ駆動モータ２３、フォトインタラプタ２０、２１、２２には、不図示のフレキシブルプリント板（ＦＰＣ）が半田付けされている。そして、このＦＰＣを通じて撮像装置（カメラ本体）との電気信号の通信を行なっている。

（コントロール回路５６）
コントロール回路５６には、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向位置を検出する第２レンズ群位置検出手段（第１の位置検出手段）４０と、レンズ群位置検出手段（第２の位置検出手段）４１の出力が接続されている。更に、第４レンズ群Ｌ４の光軸方向位置を検出する第４レンズ群位置検出手段４２の出力が接続されている。

本実施形態では、第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４の位置検出手段として、前述の通りフォトインタラプタを用いて基準位置を検出している。この位置検出手段（第１の位置検出手段）は、光軸方向に移動するレンズ群の位置制御に使用される。即ち、基準位置検出後、ステッピングモータに与える駆動パルス数をカウントすることによりレンズ群の位置を制御している。

また、コントロール回路５６は、光軸方向に移動するレンズ群の傾き変化を検出するための後述する比較手段、レンズ群の傾きを算出する算出手段、傾きによる影響を補正する補正手段として機能する。

コントロール回路５６には、絞り装置１３による開口径を検出する絞りエンコーダ２４も接続されている。絞りエンコーダ２４は、絞り駆動源１３ａのメータ内部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが使用できる。絞り駆動源１３ａによって２枚の絞り羽根１３ｂおよび１３ｃが駆動され、光量調節を行う。更にコントロール回路５６には、ズームスイッチ５４、ズームトラッキングメモリ５５の出力が接続されている。

そして、コントロール回路５６の出力はズーム駆動源１４、絞り装置駆動源１３ａ、フォーカス駆動源１５に接続されている。

（２群移動枠の傾き変化の検出）
以下、２群移動枠の基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）からの傾き変化の検出について説明する。先ず、２群移動枠２の傾き変化の検出の説明に先立ち、図３、図４を用いて第２レンズ群Ｌ２の光軸方向位置を検出する第１の位置検出手段および第２の位置検出手段について詳細に説明する。図３は、第２レンズ群Ｌ２に関わる部分のみを表示した後方（像面側）からの斜視図、図４は第２レンズ群Ｌ２に関わる部分のみを表示した後方（像面側）から見た図である。

本実施形態では、光軸方向に移動する２群移動枠２に遮光板部を設け、固定されたフォトインタラプタで受光状態と遮光状態との間の切り替わりを検出することで、２群移動枠２の基準位置を検出する。本実施形態では、フォトインタラプタと遮光版部との組合せの他、フォトインタラプタ単独も光軸方向の位置を検出する位置検出手段として呼ぶものとする。

このような本実施形態において、第１の位置検出手段としてのフォトインタラプタ２０は、レンズユニットである第２レンズ群Ｌ２の光軸廻りの第１の方位角上に配置され、第２レンズ群Ｌ２の位置を検出する。また、第２の位置検出手段としてのフォトインタラプタ２１は、第２レンズ群Ｌ２の光軸廻りの第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、第２レンズ群Ｌ２の位置を検出する。ここで、第１の方位角と第２の方位角との差は、１５０度以上２１０度以下である。

フォトインタラプタ２０、２１は、それぞれ図３では不図示の補強板に接着されており、補強板を介して不図示のビスにより前部固定筒７もしくは後部固定筒８（図１）に固定されている。

２群移動枠２が光軸方向に移動すると、２群移動枠２に形成された遮光板部２ｃがフォトインタラプタ２０を構成する発光部と受光部との間に出入りする。これにより、受光状態と遮光状態との間で切り換わる。フォトインタラプタ２０は、この切り換わりを検出することにより、２群移動枠２の基準位置（第１の基準位置）を検出している。

なお、フォトインタラプタ２０および遮光板部２ｃは、２群移動枠２のスリーブ部２ａの近傍に配置するのが好ましい。これは、フォトインタラプタ２０および遮光板部２ｃが２群移動枠２のスリーブ部２ａから離れると、その離間量を腕の長さとして振れることによる誤差が生ずるからである。具体的な配置としては、図４において、光軸３０とガイド軸９の中心を結ぶ方向に対する、光軸３０とフォトインタラプタ２０の中心を結ぶ方向の角度が３０度以下であることが好ましい。

また、上述したようにフォトインタラプタ２１は、フォトインタラプタ２０と光軸３０を挟んで反対側に設けられている。そして、２群移動枠２が光軸方向に移動すると、２群移動枠２に形成された遮光板部２ｄがフォトインタラプタ２１を構成する発光部と受光部との間に出入りする。これにより、受光状態と遮光状態との間で切り換わる。フォトインタラプタ２１は、この切り換わりを検出することにより、２群移動枠２の第２の基準位置を検出している。第２の基準位置の検出は、第１の基準位置の検出と相俟って２群移動枠２の基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）からの傾き変化を検出するために用いられる。

ここで、図１２に、基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）からの傾き変化を検出することの原理・作用を簡略化して示す。図１２（ａ）は基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）として２群移動枠２が傾いていない場合を示す。図１２（ａ）では、フォトインタラプタ２０による第１の基準位置の検出結果とフォトインタラプタ２１による第２の基準位置の検出結果とが同時に得られるものとして示している。即ち、第１の基準位置の検出と第２の基準位置の検出との間でステッピングモータにおける駆動パルス数がカウントされない。

一方、図１２（ｂ）、（ｃ）で、２群移動枠２が一方側、他方側に傾くと、フォトインタラプタ２０による第１の基準位置の検出とフォトインタラプタ２１による第２の基準位置の検出との間でステッピングモータにおける駆動パルス数がカウントされる。

因みに、図１２（ｂ）ではフォトインタラプタ２０による第１の基準位置の検出がフォトインタラプタ２１による第２の基準位置の検出より先に行われる。そして、（ｃ）ではフォトインタラプタ２０による第１の基準位置の検出がフォトインタラプタ２１による第２の基準位置の検出より後に行われる。これにより、傾き方向の判別もできる。

なお、フォトインタラプタ２１とフォトインタラプタ２０は、光軸方向に異なる位置であっても良いし、光軸方向に同じ位置であっても良い。そして、遮光板部２ｃと遮光板部２ｄも、夫々の光軸方向の中心位置が光軸方向に異なる位置であっても良いし、光軸方向に同じ位置であっても良い。遮光板部２ｃと遮光板部２ｄは、レンズ群の光軸方向の移動中にフォトインタラプタ２１とフォトインタラプタ２０で受光状態と遮光状態との切り替わりが検出されるものであれば良い。

（ピント補正）
図７、図８は、基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）からの傾き変化を常に検出してピント補正する際のフローの一例を示したものである。図７において、電源投入した後、先ずはＳ１０１にて、フォトインタラプタ２０にて基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）における２群移動枠２の基準位置（第１の基準位置）を検出する。そして、Ｓ１０２で、フォトインタラプタ２１にて第２の基準位置を検出する。そして、Ｓ１０３にて、フォトインタラプタ２０とフォトインタラプタ２１のそれぞれの出力の切り替わり位置の相対差を基準値として記憶する。

次に、図８において、基準位置検出動作を行った際に、フォトインタラプタ２０による第１の基準位置検出と、フォトインタラプタ２１による第２の基準位置検出とを行う（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。そして、第１の基準位置と第２の基準位置の相対差を測定（算出）する（Ｓ２０３）。そして、Ｓ２０３において測定された相対差と、Ｓ１０３における基準値を比較手段（コントロール回路５６）で比較する（Ｓ２０４）。

両者の間に変化が生じた場合（差がある場合）、２群移動枠２すなわち第２レンズ群Ｌ２に傾き変化が生じたと判断し、変化量より第２レンズ群Ｌ２に生じた傾き変化を算出手段（コントロール回路５６）で算出する（Ｓ２０５）。更に、その傾き変化により生ずるピント位置変化を算出する（Ｓ２０６）。そして、そのピント位置変化を補正手段（コントロール回路５６）で補正するように、ユニットＵ１に送信する駆動信号によりレンズ群を駆動制御する（Ｓ２０７）。ピント補正のために駆動制御するのは、第４レンズ群Ｌ４、第２レンズ群Ｌ２のいずれであっても良い。

以上、本実施形態では、位置検出手段としてフォトインタラプタを用いているため、比較的構造や制御を簡素化することができる。図１１に示すレンズ鏡筒を有する撮像装置（ビデオカメラ）の要部ブロック図において、本実施形態では、第２レンズ群位置検出手段４０に、フォトインタラプタ２０を用いている。また、第２レンズ群位置検出手段４１に、フォトインタラプタ２１を用いている。

なお、本実施形態では、第２の位置検出手段としてのフォトインタラプタ２１は、第２レンズ群Ｌ２に対して設けているが、異なるレンズ群（例えば第４レンズ群Ｌ４）に対して設けても良いし、両方に設けても良い。好ましくは、ピント変化に対する敏感度が高いレンズ群に設けるのが良い。

《第２の実施形態》
以下、添付の図面に基づいて、本発明の第２の実施形態の構成について説明する。第１の実施形態では、光軸方向に移動する２群移動枠２に遮光板部を設け、固定されたフォトインタラプタで受光状態と遮光状態との間の切り替わりを検出することで、２群移動枠２の基準位置を検出するものであった。

これに対し、本実施形態では、光軸方向に移動する２群移動枠２に光学スケールを設け、固定された光学式センサで光量変化を検出することで、２群移動枠２の基準位置を検出するものである。即ち、本実施形態では、光学式センサと光学スケールとの組合せとしてのエンコーダの他、光学式センサ単独も光軸方向の位置を検出する位置検出手段として呼ぶものとする。

このように、本実施形態は、第１の実施形態に対して、第２レンズ群Ｌ２に用いる第１の位置検出手段および第２の位置検出手段が異なるもので、その他の構成に関しては同様な構成である。第１の実施形態にて説明した構成要素については、同符号を付し、詳細説明は省略することとする。

図５は、第２レンズ群Ｌ２に関わる部分のみを表示した後方（像面側）からの斜視図、図６は第２レンズ群Ｌ２に関わる部分のみを表示した後方（像面側）から見た図である。図５において、２６は第１の光学式センサであり不図示の後部固定筒８に固定されている。光学式センサ２６は、発光部と受光部を有する。２群移動枠２には第１の光学スケール２５が接着固定されている。

光学スケール２５には、光軸方向に反射部と非反射部とが交互に並んでいる。光学スケールが光軸方向に移動した際に、光学スケール２５に光学式センサ２６の発光部から光を照射して、反射光を受光部で読み取ることで、周期的に変化する出力信号を得て、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の基準位置（第１の基準位置）を検出している。

第２レンズ群Ｌ２の基準位置の検出は、第２レンズ群Ｌ２を移動させて後部固定筒８に当接させた位置を基準位置としている。尚、基準位置の検出には、前部固定筒７に当接させた位置を用いても良いし、別途フォトインタラプタを設けて基準位置センサとして用いても良い。

光学式センサ２６および光学スケール２５は、２群移動枠２のスリーブ部２ａの近傍に配置するのが好ましい。これは、光学式センサ２６および光学スケール２５が２群移動枠２のスリーブ部２ａから離れると、その離間量を腕の長さとして振れることによる誤差が生ずるからである。具体的な配置としては、図６において、光軸３０とガイド軸９の中心を結ぶ方向に対する、光軸３０と光学式センサ２６の中心を結ぶ方向の角度が３０度以下であることが好ましい。

また、光学式センサ２８は、光学式センサ２６と光軸３０を挟んで反対側に設けられている。同様の光学式センサ２６、２８は前部固定筒７もしくは後部固定筒８（図１）に固定されている。そして、２群移動枠２には第２の光学スケール２７が接着固定されている。光学スケール２７に光学式センサ２８の発光部から光を照射し、反射光を受光部で読み取ることで、第２レンズ群Ｌ２の光軸方向の第２の基準位置を検出している。第２の基準位置の検出は、第１の基準位置の検出と相俟って２群移動枠２の基準姿勢（電源ＯＮ時の姿勢）からの傾き変化を検出するために用いられる。

図９、図１０は、傾き変化を検出してピント補正する際のフローの一例を示したものである。電源投入した後、先ずはＳ３０１にて２群移動枠２の基準位置を検出する。その後、第１の光学式センサ２６からの出力を検出し（Ｓ３０２）、それを基に第２レンズ群Ｌ２の位置を制御する。

更に、第２の光学式センサ２８からの出力も併せて検出する（Ｓ３０３）。Ｓ３０４にて、第１の光学式センサ２６からの出力と第２の光学式センサ２８からの出力の相対差を算出し、基準値とする。この場合は別途Ｓ３０１にて基準位置出しを行っているため、基本的には第１の光学式センサ２６と第２の光学式センサ２８からの出力に相対差は無く、相対差０となる。

動作中（移動中）は、第１の光学式センサ２６からの出力による位置情報と第２の光学式センサ２８からの位置情報を常に検出して、相対差を算出する（Ｓ４０１〜Ｓ４０３）。Ｓ４０４にて、動作中にその相対差に基準値からの差異が生じた場合には、第２レンズ群Ｌ２に傾き変化が生じたと判断する。この時、第１の光学式センサ２６と第２の光学式センサ２８の出力から得られる位置情報の差分より、第２レンズ群Ｌ２に生じた傾き変化を算出する（Ｓ４０５）。

更に、その傾き変化により生ずるピント位置変化を算出する（Ｓ４０６）。そして、そのピント位置変化を補正するようにレンズ群を駆動制御する（Ｓ４０７）。ピント補正のために駆動制御するのは、第４レンズ群Ｌ４であっても、第２レンズ群Ｌ２であっても、どちらでも良い。

本実施形態では、光学式センサと光学スケールとからなるエンコーダを位置検出手段として用いることで、第１の実施形態では困難であるリアルタイムでのピント補正が可能で、高精度な制御が可能となる。

尚、第２の位置検出手段は、第２レンズ群Ｌ２に対して設けているが、第４レンズ群Ｌ４に対して設けても良いし、両方に設けても良い。好ましくは、ピント変化に対する敏感度が高いレンズ群に採用するのが良い。

本実施形態における上記エンコーダは、第２レンズ群Ｌ２の移動ストロークの全域にて出力を得られるのが好ましいが、これに限られない。例えば、光学スケールの設置スペースが十分に確保できない場合などは、ピント変化に対する位置敏感度が高い作動範囲のみに限定しても良い。

図１１に示すレンズ鏡筒を有する撮像装置（ビデオカメラ）の要部ブロック図において、本実施形態では、第２レンズ群位置検出手段４０に、光学式センサ２６と光学スケール２５からなるエンコーダを用いている。また、第２レンズ群位置検出手段４１に、光学式センサ２８と光学スケール２７からなるエンコーダを用いている。その他の構成に関しては、第１の実施形態と同様である。

以上、本発明によれば、環境温度の変化や姿勢変化などによって発生する光軸方向に移動するレンズ群の傾き変化を検知することができる。そして、その傾きによって発生するピントずれ補正など光軸方向に移動するレンズ群の傾きによる影響を補正することができる。

（変形例）
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及び変更が可能である。

（変形例１）
位置検出手段に関しては、上述したものに限らず、例えば、ＤＣモータを用いて、ボリューム等のアブソリュートエンコーダや磁気式エンコーダを用いることもできる。

（変形例２）
上述した実施形態では、図４、図６に示すように、光軸方向の位置検出を行う２つの位置検出手段が光軸３０を通過する１経線方向（水平方向）に設けられたが、これと直交する径線方向（上下方向、鉛直方向）と共に２経線方向に設けられても良い。この場合、レンズ群の水平面内の傾き検出のみならず、鉛直面内の傾き検出も行うことができる。

また、レンズ群の水平面内の傾き検出のみならず、鉛直面内の傾き検出も行うことができるように、２つの位置検出手段が光軸３０を通過する１経線方向（水平方向と上下方向の間、例えば４５度方向）に設けられても良い。

（変形例３）
上述したように、ユニットＵ２のコントロール回路５６がレンズ装置としてのレンズ鏡筒を示すユニットＵ１に備わるものであっても良い。この場合、光軸方向に移動するレンズ群の傾き検出のための比較手段、算出手段、補正手段はレンズ鏡筒に備わることとなる。

即ち、第１及び第２の位置検出手段の出力の差分を基準値と比較する比較手段、レンズ群の傾きを算出する算出手段、傾きによる影響を補正する補正手段は、レンズ鏡筒に備わるコントロール回路５６に存在することとなる。

（変形例４）
上述した実施形態では、撮像素子を備える撮像装置を示したが、光変調素子を備えるプロジェクタ等にも本発明は適用できる。

Ｌ２・・第２レンズ群、２ｃ、２ｄ・・遮光版部、２０、２１・・フォトインタラプタ、２５、２７・・光学スケール、２６、２８・・光学式センサ、５６・・コントロール回路

Claims (14)

1. レンズユニットと、
   前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、
   前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、
   前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、
   を備えており、
   前記駆動手段が、前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づいて得られた駆動信号に基づいて、前記レンズユニットを駆動する、ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記第１の方位角と前記第２の方位角との差は、１５０度以上２１０度以下である、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づいて得られた駆動信号に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段を備える、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
4. 前記制御手段は、前記レンズユニットの傾きによるピントずれを補正するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
5. 前記制御手段は、前記レンズユニットの光軸方向への移動中、常に前記傾きによるピントずれを補正するように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
6. 前記制御手段は、
   前記レンズユニットが基準姿勢であるときの前記第１の位置検出手段及び前記第２の位置検出手段の出力の差分を基準値とするとき、前記第１の位置検出手段及び前記第２の位置検出手段の検出結果の差分を前記基準値と比較する比較手段と、
   前記比較手段の出力に基づいて前記レンズユニットの傾きを算出する算出手段と、
   前記算出手段の出力に基づいて前記レンズユニットの傾きによる影響を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とする請求項３乃至５いずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 前記算出手段は前記傾きの方向も算出することを特徴とする請求項６に記載のレンズ装置。
8. 前記レンズユニットとして第１及び第２のレンズ群を備え、
   前記第１及び第２のレンズ群の少なくとも一方に対して前記第１及び第２の位置検出手段、前記比較手段、前記算出手段を有し、
   前記補正手段による補正は前記第１及び第２のレンズ群の少なくとも一方に対して行われることを特徴とする請求項６又は７に記載のレンズ装置。
9. 前記レンズユニットを保持するレンズ保持部材として、
   光軸と平行に配置した第１のガイド部材に嵌挿する嵌合穴が両端に形成されたスリーブ部と、
   光軸と平行に配置した第２のガイド部材に嵌挿する光軸周りの回転規制部とを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のレンズ装置。
10. 光軸と前記第１のガイド軸の中心を結ぶ方向と、前記第１の方位角の方向との差が３０度以下であることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
11. 前記第１の位置検出手段及び前記第２の位置検出手段は、それぞれ受光状態と遮光状態の切り替わりを検出するフォトインタラプタを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のレンズ装置。
12. 前記第１の位置検出手段及び前記第２の位置検出手段は、それぞれ光学スケールを読み取る光学式センサを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載に記載のレンズ装置。
13. レンズ装置に装着可能なカメラ本体であって、
    撮像素子を備えており、
    前記レンズ装置が、
    前記撮像素子に被写体からの光を導くレンズユニットと、
    前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、
    前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、
    前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、
    を有しており、
    前記カメラ本体が、前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づいて駆動信号を生成し、前記レンズ装置に送信する、
    ことを特徴とするカメラ本体。
14. 光学機器であって、
    撮像素子と、
    該撮像素子に被写体からの光を導くレンズユニットと、
    前記レンズユニットを光軸方向に駆動する駆動手段と、
    前記レンズユニットの光軸廻りの第１の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第１の位置検出手段と、
    前記レンズユニットの光軸廻りの前記第１の方位角とは異なる第２の方位角上に配置され、前記レンズユニットの位置を検出する第２の位置検出手段と、
    前記第１の位置検出手段の検出結果及び前記第２の位置検出手段の検出結果に基づく駆動信号に基づいて、前記駆動手段を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする光学機器。