JP3651996B2 - フランジバック調整方法及びそれを用いた撮影レンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフランジバック調整方法及びそれを用いた撮影レンズに関し、特に撮影レンズを構成する一部のレンズ群を光軸方向に往復微小移動させて合焦状態の検出を行うオートフォーカス機能付き撮影レンズにおいて、フランジバックの調整を簡便に行うことができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビデオカメラやテレビカメラ等で用いられているオートフォーカス方法の１つとして、撮影レンズにより得られた映像信号中の高域周波数成分から撮影画面の精細度を検出し、該精細度が最大となるようにフォーカスレンズの位置を制御する、所謂山登り方法と言われる方法がある。
【０００３】
この山登り方法によるフォーカス方法では、撮影レンズに入射する被写体光（映像）を信号処理部で電気信号（映像信号）に変換し、この電気信号の高域周波数成分が撮影レンズのピント状態が悪ければ少なく、ピントがあっているほど多いことを利用している。
【０００４】
具体的には、信号処理部で変換された撮像素子からの電気信号を高域フィルタを通過させた後に画面１枚を形成する期間、即ち１フィールド期間（テレビジョン方式の場合１／６０秒）にわたって検波積分し焦点具合を検出している。そして、高域周波数成分が得られるようにモータ（駆動手段）にて撮影レンズを構成するフォーカスレンズを移動させて合焦状態を得ている。ピントのボケ方向（合焦方向）を検出する方法として、従来より撮影レンズの一部のレンズ群を光軸方向に沿った前後方向に微小移動（ウォブリング）させて行う方法が通常行われている。
【０００５】
従来より、このようなオートフォーカス機能付き撮影レンズ（ズームレンズ）においては撮影レンズのフランジバックをカメラ（光学機器）のフランジバック量に合わせる為に、撮影レンズを構成するリレーレンズの一部又は全部を光軸方向に移動させて調整していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、前述したような撮影レンズを構成する一部のレンズ群を微小移動させることによって撮像素子で得られた焦点検出信号に基づいてフォーカスレンズ群を移動させるオートフォーカス機能付き撮影レンズ（ズームレンズ）では、該撮影レンズをカメラ本体に装着したときのフランジバックの調整をリレーレンズの一部又は全部を用いてピント面が撮像素子に合致するようにしていた為にリレー鏡筒の構造が複雑化してくる傾向があった。
【０００７】
また撮影者にとっても撮影レンズの交換を行う際は必ずフランジバック調整を行わなくてはならず、煩わしいものとなっていた。特に被写体が暗い場合などフランジバック調整を行う際に、ピントが最適な位置に来ているかどうか判断するのが難しく、何回も調整を行って適正なフランジバックを決定しなくてはならないという問題点があった。
【０００８】
一般にフランジバック調整の作業を省略し、撮影レンズの出荷の際に設定されたフランジバックでそのまま使用すると、撮影レンズ側のフランジバックの微小なずれやカメラ本体側の撮像素子の取付け精度、そして経時変化等によるフランジバックのずれが重なり、ズーミング中のピントずれ等が発生してくるという問題点があった。
【０００９】
更にフォーカスレンズを光軸上駆動して合焦させる自動焦点式の撮影レンズでは、フランジバックずれが残存すると、本来リレーレンズを主としたフランジバック調整箇所で補正をしなければならない場合でも、強制的にフォーカスレンズ群の移動で合焦を行う動作を起こしてしまう場合があった。このとき光学的な効き量の関係でズームレンズが広角寄りの場合、フォーカスレンズ群は非常に大きな移動量を必要とし、当初設定していた移動範囲では足りなくなってしまうという不都合が生じてしまう。また可動範囲内に納まっているとしても、本来不要なフォーカスレンズ群の移動が起こってしまうので、撮影者に違和感を与えるだけでなく、余計な駆動音を発生したり、電力消費を増やしてしまうという問題点があった。
【００１０】
本発明は撮影レンズを構成する移動レンズを光軸方向に往復微小移動させ、このとき該撮影レンズの像面近傍に設けた撮像手段で得られる映像信号に基づいて該撮影レンズのフォーカスレンズ群を移動させて合焦操作を行うオートフォーカス機能付き撮影レンズをカメラ本体に装着したときのフランジバック調整を該移動レンズを適切に利用することにより、撮影者が単にスイッチを操作するだけで容易にしかも確実に行うことのできるビデオカメラやテレビカメラ等に好適なフランジバック調整方法及びそれを用いた撮影レンズの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のフランジバック調整方法は、フォーカスレンズと、変倍部と、焦点検出のために光軸方向に移動するウォブリングレンズ４と、を有する撮影レンズのフランジバック調整方法であって、
フランジバック調整モードにおいて、望遠側にて、記憶手段１６に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズ４を光軸方向に移動させて得られる映像信号を利用してフォーカスレンズを合焦位置まで駆動し、その後、広角側にて、該フォーカスレンズを固定した状態で記憶手段１６に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズ４を光軸方向に移動させて合焦させたときの該ウォブリングレンズ４の光軸上の位置を原点位置と再設定し、該再設定した原点位置を記憶手段１６に記憶させ、
その後、焦点検出時は、該再設定した原点位置を原点として該ウォブリングレンズを光軸方向に移動させることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明の撮影レンズは、フォーカスレンズと、変倍部と、焦点検出のために光軸方向に移動するウォブリングレンズ４と、を有する撮影レンズであって、
フランジバック調整モードにおいて、望遠側にて、記憶手段１６に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズ４を光軸方向に移動させて得られる映像信号を利用してフォーカスレンズを合焦位置まで駆動し、その後、広角側にて、該フォーカスレンズを固定した状態で記憶手段１６に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズ４を光軸方向に移動させて合焦させたときの該ウォブリングレンズ４の光軸上の位置を原点位置と再設定し、該再設定した原点位置を記憶手段１６に記憶させる制御手段１５を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明の撮影装置は、請求項２記載の撮影レンズと、前記撮影レンズに装着されるカメラを有することを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のフランジバック調整方法を用いた光学機器の実施形態１の要部概略図である。
【００２１】
同図において、１はフォーカスレンズ群であり、駆動部１１により光軸方向に移動して合焦操作を行っている。２は変倍部でありバリエーター２ａとコンペンセーター２ｂを有しており、駆動部１２により光軸方向に移動させて変倍（ズーミング）を行っている。３は露出を調整する為の絞り部であり駆動部１３により駆動させている。４は焦点検出の為に駆動部１４により光軸方向に往復微小移動する移動レンズ（ウォブリングレンズ）である。５，７は各々結像作用を行うリレーレンズ群である。９は撮像デバイス（撮像素子）、１０は映像信号処理回路であり、撮像素子９からの映像信号を処理している。
【００２２】
６はエクステンダーであり、２つのレンズ６ａ，６ｂを有しており、光路中に着脱自在に設けており、全系の焦点距離範囲を変移させている。８はレンズマウント、１５は駆動部１１，１４を駆動させて自動焦点検出を行ったり、駆動部１２，１３を駆動制御して変倍や露光制御等のカメラ全体の駆動制御を行う制御手段（演算装置）である。１６は記憶部であり、後述するように移動レンズ４の原点位置情報等を記憶している。
【００２３】
F.B.はフランジバックであり、レンズマウント８から撮像素子９までの距離に相当している。１７はスイッチ（開始手段）であり、フランジバック調整を開始する信号を制御手段１５に入力している。２２は位置検出器であり、フォーカシングレンズ群１の光軸方向の位置を検出している。２３は位置検出器であり、絞り部３の選択された絞り径を検出している。２４は位置検出器であり、移動レンズ（ウォブリングレンズ）４の光軸方向の位置を検出している。位置検出器２２，２３，２４からの信号は各々駆動部１１，１３，１４に入力されている。
【００２４】
本実施形態ではスイッチ（不図示）により映像信号処理回路１０で得られた焦点検出信号に基づいてフォーカスレンズ１を移動させるオートフォーカスモード（第１モード）と撮影者が手動操作にてフォーカスレンズ１を移動させる手動モード（第２モード）とを選択して撮影動作を行っている。フォーカスレンズ群１、変倍部２、移動レンズ４、そしてリレーレンズ群５，７より、変倍部を有する撮影レンズ（ズームレンズ）を構成し、該撮影レンズによる被写体像を撮像デバイス９上に結像している。
【００２５】
本実施形態の撮影レンズにおいて、撮像デバイス９から得られる映像信号を利用して合焦操作を行う第１モード状況下では、焦点検出の為のウォブリングレンズ４は光軸方向に微小に往復移動させても、像倍率がほとんど変化することなくピントのみがボケるように設定している。そして駆動部１４によりウォブリングレンズ４を光軸方向に往復微小移動させて、撮像デバイス９の撮像面での焦点位置を微小に変化させて、これより映像信号の変化を検出している。
【００２６】
このときの映像信号の変化を制御手段１５に送って信号処理し、ピント（合焦）のボケ量とボケ方向を演算した焦点検出信号を得ている。制御手段１５はピントのボケ量とボケ方向に応じた駆動信号を出力し、駆動部１１でフォーカスレンズ１を駆動することによってオートフォーカスを行っている。一方、手動モード下では、撮影者が手動或いはリモート操作にてフォーカスレンズ１を移動させて合焦を行っている。
【００２７】
本実施形態において、撮影者が適当な被写体を選択した後、スイッチ１７を操作すると、スイッチ１７より発せられる信号によって演算手段１５は通常の自動焦点動作を一旦停止し、光学機器は自動フランジバック調整モードに入る。自動フランジバック調整モードでは被写界深度を浅くする為、絞り３を駆動部１３によって強制的に解放に設定している。続いて、変倍部２も駆動部１２によって強制的に最望遠側（テレ端）にズーミングを行う。
【００２８】
その後、記憶部１６に記憶している初期設定された原点位置を基準にウォブリングレンズ４を微小移動させて、前述したように通常の自動焦点動作と同様に、演算手段１５より求めた信号を駆動部１１に入力し、該駆動部１１はフォーカスレンズ群１を合焦位置まで駆動する。ここで、このフォーカスレンズ群１を停止位置において、その移動を禁止した後、変倍部２を駆動部１２によって最広角端（ワイド端）に駆動する。
【００２９】
その後、ウォブリングレンズ４を駆動部１４によって光軸方向に移動させて、撮像素子９上にピントが合うようにしている。これによってフランジバックの調整を行っている。自動焦点操作の際、ウォブリングレンズ４をピント位置の方向だけを検出する為に、微小移動させて実際の合焦動作はフォーカスレンズ群２を移動させて行っているが、自動フランジバック調整モードでは、ウォブリングレンズ４のみを駆動し、同じ撮像素子９、映像信号処理回路１０等を使用して、合焦位置を検出するようにしている。
【００３０】
このように本実施形態では望遠側のピント位置と広角側のピント位置とを一致させている。即ち、フランジバックを適正に調整している。本実施形態では、これまでの動作を再度繰り返しても良く、これによればより精度を高めることができる。この後、演算手段１５は調整後のウォブリングレンズ群４の位置を改めて原点位置とし、これを記憶部１６に記憶させている。以降、自動焦点動作において、この位置を原点とし、ウォブリングレンズ４を微小移動するようにしている。
【００３１】
図２は本発明の実施形態２の要部概略図である。本実施形態は図１の実施形態１に比べて、自動フランジバック調整を行い、適正なフランジバックに調整されたことを表示する表示部１８を設けた点が異なっており、その他の構成は同じである。
【００３２】
同図において、１８は表示部であり、他の構成要素は図１と同一である。
【００３３】
実施形態１で説明したフランジバックの調整動作が進行中は表示部１８を点滅させ、通常操作が不可能なことを撮影者に警告し、動作が終了した段階で、同表示部１８を点灯させ、フランジバック調整済みであることを示すように構成している。
【００３４】
図３は本発明の実施形態３の要部概略図である。本実施形態は図１の実施形態１に比べて、自動フランジバック調整中、絞り部３を解放にすると被写体が明る過ぎて適正なピント検出ができない場合に、撮像素子９の全面に配置した調光用のフィルターを自動的に選択できるよう構成した点が異なっており、その他の構成は同じである。
【００３５】
同図において、１９はフィルターディスクであり数種の濃度をもつＮＤフィルター２１を配している。２０は駆動部であり、フィルターディスク１９を駆動している。同図において、この他の構成要素は図１と同一である。
【００３６】
本実施形態では、被写体の照度（輝度）が高く、撮像素子９からの信号出力が大きすぎる場合は、映像信号処理回路１０での映像信号が飽和し、適正なピント位置検出が行えない恐れがある為、映像信号レベルを演算手段１５で監視し、適正なレベルになるようフィルターディスク１９用の駆動部２０に指令を送り、フィルターを選択できるようにしている。
【００３７】
尚、本実施形態においては、被写体が明るすぎるときに映像信号処理回路１０のゲインを自動的に変化させるようにしても良く、これによっても適正なピント位置検出ができる。又、逆に被写体が暗いときは映像信号処理回路１０のゲインを上げても良く、これによれば同様に良好なるフランジバック調整ができる。
【００３８】
本発明によれば以上のように、撮影レンズを構成する移動レンズを光軸方向に往復微小移動させ、このとき該撮影レンズの像面近傍に設けた撮像手段で得られる映像信号に基づいて該撮影レンズのフォーカスレンズ群を移動させて合焦操作を行うオートフォーカス機能付き撮影レンズをカメラ本体に装着したときのフランジバック調整を該移動レンズを適切に利用することにより、撮影者が単にスイッチを操作するだけで容易にしかも確実に行うことのできるビデオカメラやテレビカメラ等に好適なフランジバック調整方法及びそれを用いた撮影レンズを達成することができる。
【００３９】
特に本発明によれば、オートフォーカス制御の為に用意された光学系と駆動系とを利用することにより、撮影レンズの交換時や撮影前に必ず必要である煩わしい作業であったフランジバック調整を自動化することで、速やかに撮影を開始できることが可能となる。又、照明が十分でない環境でも正確なフランジバック調整を行うことが可能となり、撮影レンズの持つ性能を最大限生かすことができる。一方、組立調整時においても、従来行っていた出荷時のフランジバック調整を簡略化することが可能となり、調整作業を削減することが可能となる。
【００４０】
又、調整の為の構造を大幅に簡略化することが可能となるので、調整作業の削減と共に製造コストを押さえることができる一方、装置の小型軽量化にも貢献できる。又、本発明が対象としているフォーカスレンズによって合焦動作を行う方式の自動焦点式撮像装置においては、正確なフランジバック調整を行えることで、特にズーミング中の本来不要なフォーカスレンズ群の合焦動作を削減することができ、撮影者は違和感を感じないで撮影ができる。
【００４１】
又、特に撮影と同時に音声を収録するような場合でも、不要な駆動音の発生を抑えることが可能となる為、効果的である。更に最も電力消費の大きいと考えられるフォーカス駆動部の不要な動作を抑えることで、消費電力を低減でき、バッテリー駆動の際にはより長時間の撮影が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】 本発明の実施形態２の要部概略図
【図３】 本発明の実施形態３の要部概略図
【符号の説明】
１ フォーカシングレンズ
２ ズーミングレンズ
３ 絞り
４ ウォブリングレンズ
５ リレーレンズ
６ 変倍部
７ リレーレンズ
８ レンズマウント
９ 撮像素子
１０ 映像信号処理回路
１１ フォーカシングレンズ駆動部
１２ ズーム駆動部
１３ 絞り駆動部
１４ ウォブリングレンズ駆動部
１５ 演算手段
１６ 記憶部
１７ スイッチ
１８ 表示部
１９ フィルターディスク
２０ フィルターディスク駆動部
２１ ＮＤフィルター
２２ フォーカスレンズ位置検出器
２３ 絞り位置径検出器
２４ ウォブリングレンズ位置検出器

Claims (3)

1. フォーカスレンズと、変倍部と、焦点検出のために光軸方向に移動するウォブリングレンズ４と、を有する撮影レンズのフランジバック調整方法であって、
   フランジバック調整モードにおいて、望遠側にて、記憶手段に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズを光軸方向に移動させて得られる映像信号を利用してフォーカスレンズを合焦位置まで駆動し、その後、広角側にて、該フォーカスレンズを固定した状態で記憶手段に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズを光軸方向に移動させて合焦させたときの該ウォブリングレンズの光軸上の位置を原点位置と再設定し、該再設定した原点位置を記憶手段に記憶させ、
   その後、焦点検出時は、該再設定した原点位置を原点として該ウォブリングレンズを光軸方向に移動させることを特徴とするフランジバック調整方法。
2. フォーカスレンズと、変倍部と、焦点検出のために光軸方向に移動するウォブリングレンズ４と、を有する撮影レンズであって、
   フランジバック調整モードにおいて、望遠側にて、記憶手段に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズを光軸方向に移動させて得られる映像信号を利用してフォーカスレンズを合焦位置まで駆動し、その後、広角側にて、該フォーカスレンズを固定した状態で記憶手段に記憶している初期設定された原点位置を基準に前記ウォブリングレンズを光軸方向に移動させて合焦させたときの該ウォブリングレンズの光軸上の位置を原点位置と再設定し、該再設定した原点位置を記憶手段に記憶させる制御手段を有することを特徴とする撮影レンズ。
3. 請求項２記載の撮影レンズと、前記撮影レンズに装着されるカメラを有する撮影装置。

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