JP3950707B2

JP3950707B2 - 光学機器

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Publication number: JP3950707B2
Application number: JP2002046506A
Authority: JP
Inventors: 忠典岡田; 昭永堀内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: US6924941B2; JP2003241078A; US20030161049A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影光学系の光路内に進退自在のフィルタ部材を有するビデオカメラ、スチルカメラ等の光学機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スチルカメラ、ビデオカメラで撮影をする際、被写体が明るいときに絞り径が小さくなりすぎると、回折による画質の劣化と焦点深度の増大によるゴミの写り込みが問題となる。そこで、絞り径が小さくなりすぎるのを防止するため、撮影レンズの絞り装置の絞り羽根にＮＤフィルタを直接取付け、複数の絞り羽根を駆動して絞り開口を形成すると共に、絞り羽根に一体に取付けられたＮＤフィルタを絞り開口に進入させるようにしたものがある。また、絞り装置の絞り羽根とは別にＮＤフィルタを独立して進退させ、自動あるいは手動でＮＤフィルタの進退を切換えられるようにしている絞り装置を備えたカメラもある。
【０００３】
一方、夜間撮影時など被写体の形状が解りづらい場合に、赤外カットフィルタを出し入れ可能に構成し、赤外カットフィルタを光路から外すことで、赤外光を多く取り込み、夜間でも被写体の形状が解るようにしたカメラもある。
【０００４】
ところで、ＮＤフィルタ等の光学部材を撮影光学系の光路内に進入させると、光学部材の屈折率の違いと部材の厚みによってピント位置がずれる。また、通常撮影時に用いられる赤外カットフィルタを光路から外した場合にもピント位置がずれる。通常はオートフォーカスによって瞬時にピント合わせが行われるが、マニュアルフォーカス時に被写体の明るさが変化しＮＤフィルタの光路中における位置が変化した場合や、手動にてＮＤフィルタの出し入れを行った場合、あるいはポートレートモードに切換えて絞りが開いた場合など、フィルタの進入状態が変化することによって、ピントの合っていない画像になってしまうことがある。
【０００５】
近年のカメラの小型化、高画質化に伴い、ＣＣＤの小型化、高画素化が進むと画素ピッチが小さくなるため、従来であれば影響の少なかったＮＤフィルタの厚みによるピントズレも無視できなくなってきている。
【０００６】
そこで、特開平１１−２８９４８７では、絞り装置の絞り羽根とは別体のＮＤフィルタを設け、絞り羽根の駆動とは別にＮＤフィルタを光路中に出し入れ駆動する構成が開示されている。そして、ＮＤフィルタの光路内への進入量を検知し、それに応じた補正量だけフォーカスレンズを駆動し、ピントズレを補正するよう構成している。また、特開平１１−７２６９１、特開平１１−３０５１０７では、絞り装置の絞り羽根とは別体の光学フィルタを設け、絞り羽根の駆動とは別に光学フィルタを光路中に完全に入れるか、または完全に退避させる構成が開示されており、ズーム位置検出手段を有し、ズーム位置に従った補正量をＮＤフィルタ、あるいは赤外光カットフィルタの光路中にあるか否かによってフォーカスレンズを駆動しピントズレを補正するよう構成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−２８９４８７ではＮＤフィルタの進入量に応じたフォーカスレンズの補正量を有しているものの、光路の開口面積に対するＮＤフィルタの掛かった面積の割合は絞りの開口径によって変化するため、ＮＤフィルタの進入量だけでは正確な補正量が得られないという問題があった。また、特開平１１−７２６９１、特開平１１−３０５１０７ではＮＤフィルタ等の光学部品が光路を完全に覆うか、完全に退避している状態を想定しているため、光路上にＮＤフィルタが半掛りの状態での撮影を考慮していないため、正確な補正量が得られないという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は上記問題に鑑み、ＮＤフィルタ等のフィルタ部材を光路内に進入した場合に生じるピントずれを良好に補正し、常に合焦状態を維持でき、高画質な画像が得られる光学機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、光軸に沿って移動して変倍を行う変倍レンズと、変倍時の補正および焦点合わせを行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、前記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、前記変倍レンズの位置を検出する変倍位置検出手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、前記光学系を通過する光量を調整するよう開口径が変化する絞り部材と、前記絞り部材に近接して配置され前記前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在とされたＮＤフィルタ部材と、前記ＮＤフィルタ部材の挿入状態を検出するフィルタ状態検出手段と、前記変倍レンズの変倍移動時に、合焦状態を維持する前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係の移動情報を記憶した記憶手段と、前記フィルタ状態検出手段からの出力に応じて前記移動情報を補正して前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器を提供するものである。
【００１０】
ここで、移動情報の補正はフォーカスレンズの位置を補正することであり、その補正量は、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、フィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とから求めるものであり、これらの補正値、補正係数は記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、該メモリからこれらの情報を制御手段が引き出して補正量を求めるものである。なお、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値は、代表的な複数箇所の変倍位置における補正値をメモリに記憶しておき、これらの補正値を用いるようにしてもよい。
【００１１】
また本発明は、光軸に沿って移動して変倍を行う変倍レンズと、変倍時の補正および焦点合わせを行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、前記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、前記変倍レンズの位置を検出する変倍位置検出手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、複数の絞り羽根を駆動して開口径を変化させて前記光学系の光量を変化させる絞り部材と、前記絞り羽根の少なくとも１つに一体に設けられ前記開口径を通過する光量を変化させるフィルタ部材と、前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、前記変倍レンズの変倍移動時に、合焦状態を維持する前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係の移動情報を記憶した記憶手段と、前記絞り状態検出手段からの出力に応じて前記移動情報を補正して前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器を提供するものである。
【００１２】
ここで、前記絞り部材は複数の絞り羽根で構成され、該複数の絞り羽根を相対的に移動することによって開口径（開口面積）を変化させ、前記フィルタ部材は、前記複数の絞り羽根の少なくとも１つに固定され、前記複数の絞り羽根の相対的な移動に伴って、前記フィルタ部材が前記開口径を覆う面積が変化する構成にするのがよい。
【００１３】
またここで、移動情報の補正はフォーカスレンズの位置を補正することであり、その補正量は、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、フィルタ部材が一体に設けられた絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数とから求めるものである。絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数は、フィルタ部材が絞り羽根に一体に設けられているため、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応することになる。そして、これらの補正値、補正係数は記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、該メモリからこれらの情報を制御手段が引き出して補正量を求めるものである。
【００１４】
また本発明は、光軸に沿って移動して変倍を行う変倍レンズと、変倍時の補正および焦点合わせを行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、前記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、前記変倍レンズの位置を検出する変倍位置検出手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、前記光学系を通過する光量を調整するよう開口径が変化する絞り部材と、前記絞り部材に近接して配置され前記光学系の光路に対し出し入れ自在とされたＮＤフィルタ部材と、前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、前記ＮＤフィルタ部材の挿入状態を検出するフィルタ状態検出手段と、前記変倍レンズの変倍移動時に、合焦状態を維持する前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係の移動情報を記憶した記憶手段と、前記絞り状態検出手段からの出力および前記フィルタ状態検出手段からの出力に応じて前記移動情報を補正して前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器を提供するものである。
【００１５】
また、前記フィルタ部材は、前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在に駆動されるものである。
【００１６】
ここで、移動情報の補正はフォーカスレンズの位置を補正することであり、その補正量は、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）と該絞り値におけるフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とから求めるものであり、これらの補正値、補正係数は記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、該メモリからこれらの情報を制御手段が引き出して補正量を求めるものである。なお、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値は、代表的な複数箇所の変倍位置における補正値をメモリに記憶しておき、これらの補正値を用いるようにしてもよい。
【００１７】
さらに、前記ＮＤフィルタ部材は、複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れするものでもよく、また、前記ＮＤフィルタ部材は、屈折率の異なる複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れするものでもよい。この場合、各ＮＤフィルタに対応する補正係数を記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、選択的に光路中に挿入されるＮＤフィルタの該光路への挿入を光学的センサ、磁気的センサ、電気的スイッチで検出し、検出したＮＤフィルタに対応する補正係数をメモリから制御手段が引き出して補正量を求めるようにしてもよい。
【００１８】
また本発明は、単焦点レンズなどのフォーカスレンズを備えた光学系と、前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、複数の絞り羽根を駆動して開口径を変化させて前記光学系の光量を変化させる絞り部材と、前記絞り羽根の少なくとも１つに一体に設けられ前記開口径を通過する光量を変化させるフィルタ部材と、前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、前記絞り状態検出手段からの出力に応じて前記フォーカスレンズの位置を補正するよう前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器を提供するものである。
【００１９】
ここで、前記絞り部材は複数の絞り羽根で構成され、該複数の絞り羽根を相対的に移動することによって開口径（開口面積）を変化させ、前記フィルタ部材は、前記複数の絞り羽根の少なくとも１つに固定され、前記複数の絞り羽根の相対的な移動に伴って、前記フィルタ部材が前記開口径を覆う面積が変化する構成にするのがよい。
【００２０】
またここで、フォーカスレンズの位置の補正の補正量は、予め設定した補正値（光学系の光路にフィルタ部材が挿入されたときのピントずれを補正するためのフォーカスレンズの移動補正量）と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数とから求めるものである。絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数は、フィルタ部材が絞り羽根に一体に設けられているため、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応する補正係数となる。そして、これらの補正値、補正係数は記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、該メモリからこれらの情報を制御手段が引き出して補正量を求めるものである。
【００２１】
また本発明は、単焦点レンズなどのフォーカスレンズを備えた光学系と、前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、前記光学系を通過する光量を調整するよう開口径が変化する絞り部材と、前記絞り部材に近接して配置され前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在とされたＮＤフィルタ部材と、前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、前記ＮＤフィルタ部材の挿入状態を検出するフィルタ状態検出手段と、前記絞り状態検出手段からの出力および前記フィルタ状態検出手段からの出力に応じて前記フォーカスレンズの位置を補正するよう前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器を提供するものである。
【００２２】
また、前記ＮＤフィルタ部材は、前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在に駆動されるものである。
【００２３】
ここで、フォーカスレンズの位置を補正の補正量は、予め設定した補正値（光学系の光路にフィルタ部材が挿入されたときのピントずれを補正するためのフォーカスレンズの移動補正量）と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）と該絞り値におけるフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とから求めるものであり、これらの補正値、補正係数は記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、該メモリからこれらの情報を制御手段が引き出して補正量を求めるものである。
【００２４】
さらに、前記ＮＤフィルタ部材は、複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れするものでもよく、また、前記ＮＤフィルタ部材は、屈折率の異なる複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れするものでもよい。この場合、各ＮＤフィルタに対応する補正係数を記憶手段であるメモリに予め記憶させておき、選択的に光路中に挿入されるＮＤフィルタの該光路への挿入を光学的センサ、磁気的センサ、電気的スイッチで検出し、検出したＮＤフィルタに対応する補正係数をメモリから制御手段が引き出して補正量を求めるようにしてもよい。
【００２５】
また本発明における移動情報の補正（単焦点レンズではフォーカスの位置の補正）は、前記フォーカスレンズの位置の補正であり、該補正の量（上述の補正値と補正係数とで求める補正量）Ｘは、撮像素子の画素ピッチをＰ、絞り部材のＦナンバーをＦＮｏ、変倍レンズの変倍位置に応じたフォーカスレンズの位置敏感度（単焦点レンズでは、フォーカスレンズの位置敏感度）をｆｓ、フィルタ部材の光軸上の厚さをｄ、フィルタ部材の屈折率をＮｄ、としたとき、
０＜Ｘ＜１０×Ｐ×ＦＮｏ／ｆｓ・・・（１）
１０＜ｄ×Ｐ／Ｎｄ＜４０・・・（２）
０＜Ｐ＜３．５μ・・・（３）
の条件を満足することを特徴とするものである。
【００２６】
条件式（１）は補正するための量を規定する式である。上限値を超えて補正量が大きくなると、近軸理論的には合焦させることができるが、光学的には収差が大きく発生し、良好な画像が得られなくなる。
【００２７】
条件式（２）はフィルタの厚さを規定する式である。条件式（１）とも関わりがあるが、補正をするとしても限度があり、フィルタをむやみに厚くすることは光学性能を悪化させて好ましくない。上記条件式を満足する補正をすることによって、ＮＤフィルタ等の光学部材の進入で生じるピントズレを良好に補正し常に高画質を得ることが可能となる。条件式（３）は、撮像素子であるＣＣＤやＣＭＯＳの画素のピッチを示している。
【００２８】
また本発明におけるフィルタ部材は、ニュートラルデンシィティフィルタ（ＮＤフィルタ）が用いられる。
【００２９】
また、ＮＤフィルタ部材は、単一の透過率（濃度）のものを用いてもよく、さらに絞り部材の開口径の中心（光軸中心）に向かって透過率が大きくなる（絞り部材の開口径の中心（光軸中心）に向かってＮＤフィルタの濃度が薄くなる）構成にしてもよい。この場合では撮影した画面での光量ムラの発生が緩和される。このように、光量ムラの現象を有効に緩和するためには、ＮＤフィルタの濃度が絞り部材の開口径の中心（光軸中心）に向かって緩やかに変化することが望ましい。
【００３０】
また、前記ＮＤフィルタ部材は多層膜によって形成されてもよい。ＮＤフィルタで濃度変化を作る場合、多層膜で作ることにより、濃度変化をある程度自由に制御して形成することが可能であり、濃度をつけるために必要なフィルタ（ベース透明板）の厚さを薄くすることが可能となる。これにより、撮影光学系に挿入される前記ＮＤフィルタが及ぼす影響が少なくなり、光学性能の劣化が少く、フォーカスレンズの補正量が少なくなり好ましい。更に、前記多層膜は反射を低減させる層を有する構成とすることがよい。撮影光学系内にＮＤフィルタのような平面板が存在すると、ゴーストやフレアーが発生する原因となる。そこで前記ＮＤフィルタを多層膜構成にすることにより反射防止膜を構成して、ゴーストやフレアーを低減することが可能になる。
【００３１】
また、前記ＮＤフィルタ部材により発生するフォーカスピント位置補正は、前記補正絞り値が、該撮影光学系のＦＮｏ２．０から閉口の間にあることである。前記ＮＤフィルタを撮影光学系に進入させるのは、開放からある程度絞った絞り値からであるが、前記絞りの開口径が小さくなることによって発生する回折現象による結像性能の劣化を防ぐには、前記フィルタをある程度明るいＦＮｏの状態から覆うことが重要である。従って、ＦＮｏ２．０からＦｎｏ１１．０の間で完全に覆い、その後閉口まで完全に覆った状態が続くことから、その過程において発生するピントずれをフォーカスレンズの補正量とすることで、適切な光学機器を構築することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の光学機器の詳細を添付図面に示した各実施の形態に従って説明する。
【００３３】
［第１の実施形態］
図１は本発明の光学機器の第１の実施形態を示すものであり、光学機器として、ビデオカメラに適用した場合のブロック図を示す。
【００３４】
図１において、Ｌ１は固定の凸レンズである第一群レンズ、Ｌ２はズーミング（変倍）を行う凹レンズのバリエータレンズ、Ｌ３は固定の凸レンズである第三群レンズ、Ｌ４は変倍時の像面の補正およびフォーカス調整を行う凸レンズのフォーカスレンズであり、これらのレンズによりリアフォーカスズームレンズ（ＲＦＺレンズ）を構成した光学系となっている、５はローパスフィルタ、６はＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を示す。これらのＲＦＺレンズ光学系、各部材および後述の絞りユニットは、図示しない固定鏡筒に収容、保持されている。
【００３５】
７は絞りユニットを示しており、コイルに印加する電圧によって、マグネットロータを回転させるガルバノメータ方式の駆動源８と、位置検出器９で構成される。位置検出器９は絞り駆動源であるメータの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知られている。
【００３６】
１０はバリエータレンズＬ２の駆動源であり、ＤＣモータとギア列、あるいはステップモータとおねじを形成したその出力軸、保持枠と光軸方向に一体的に設けられたねじ部材等で構成される。１１はフォーカスレンズＬ４の駆動源でありステップモータとおねじを形成したその出力軸、保持枠と光軸方向に一体的に設けられたねじ部材等を含む。
【００３７】
１２はズーム位置検出器、１３はフォーカス位置検出器である。これらの位置検出器はそれぞれバリエータレンズＬ２、フォーカスレンズＬ４の光軸方向の絶対位置を検出する。ズームレンズの駆動源にＤＣモータを用いる様な場合にはボリューム等の絶対位置エンコーダを用いる。あるいは磁気式のものでも構わない。また、駆動源にステップモータを用いる場合には前述した通りの基準位置に保持枠を配置してから、ステップモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法が一般的である。さらに、駆動源としてリニアアクチュエータを用いる場合には連続的にＮ、Ｓ極の着磁されたマグネットとＭＲセンサでパルスを出力させることで同様な位置検出を行う方法もある。
【００３８】
１４はカメラ信号処理回路であり、ＣＣＤ６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ＡＥゲート１５、ＡＦゲート１６を通過する。即ち、露出決定及びピント合わせのために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。
【００３９】
１７はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する一つもしくは複数の出力を生成する。１８はズームスイッチ、１９はＡＦかＭＦ（マニュアルフォーカス）かの切換えスイッチ（オートフォーカスモードをオン・オフするためのスイッチ）、２０はメモリであり、上述したＲＦＺレンズ光学系において、変倍に際して被写体距離とバリエータレンズ位置に応じてとるべきフォーカスレンズ位置の情報であるズームトラッキング情報を記憶する。また、メモリ２０には、ＲＦＺレンズ光学系のズームトラッキング情報の他に、後述するＮＤフィルタが撮影光学系の光路を覆った（絞りユニット７の開口径を覆った）ときのピントずれに対応するフォーカスレンズの位置の補正値（補正量）の情報と、絞りユニットの絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数（フィルタ部材が絞り羽根に一体に設けられているため、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応する補正係数）の情報とが予め記憶されている。なお、メモリとしてはＣＰＵ内のメモリを使用してもよい。
【００４０】
２１はＣＰＵである。例えば撮影者によりズームスイッチ１８が操作されると、ＣＰＵ２１はズームトラッキングメモリ２０の情報をもとに算出したバリエータとフォーカスレンズの所定の位置関係が保たれるように、ズーム位置検出器１２の検出結果となる現在のバリエータの光軸方向の絶対位置と算出されたバリエータのあるべき位置、フォーカス位置検出器１３の検出結果となる現在のフォーカスレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたフォーカスレンズのあるべき位置がそれぞれ一致するように、ズーム駆動源１０とフォーカス駆動源１１を駆動制御するものである。
【００４１】
また、ＡＦスイッチ１９でオートフォーカスモードと判断すると、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路１７の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２１はフォーカス駆動源１１を駆動制御する。
【００４２】
さらに、適正露出を得る為にＣＰＵ２１はＡＥゲート１５を通過したＹ信号の出力の平均値が所定値となるように、絞り位置検出器９の出力がこの所定値となるように、絞り駆動源８を駆動制御して開口径をコントロールするものである。
【００４３】
次に上述の構成で本発明の光学機器に係わる絞りユニットの構成について説明する。
【００４４】
図２（ａ）は絞りユニット７の構造を説明する平面図、図２（ｂ）は絞りユニット７の分解斜視図を示す。
【００４５】
これらの図において、７１、７２は絞り羽根を示し、羽根７１には長穴７１ａ、７１ｂ、７１ｃが設けられており、そのうちの長穴７１ａ、７１ｂが地板７３に設けたボズ７３ａ、７３ｂに係合し、図中上下方向に直進移動可能に案内されている。また、長穴７１ｃは地板７３のボス７３ｃが干渉しない分の大きさに設定されている。
【００４６】
羽根７２にも同様に３本の長穴７２ａ、７２ｂ、７２ｃが設けられており、そのうちの長穴７２ａ、７２ｂが地板７３に設けたボズ７３ｃ、７３ｄに係合し、図中上下方向に直進移動可能に案内されている。また、長穴７２ｃは地板７３のボス７３ａが干渉しない分の大きさに設定されている。
【００４７】
８１は絞り駆動源８及び位置検出器９を構成するメータ部を示し、７４はメータ８１内に配置されたマグネットロータの出力軸８２ａと一体的に揺動するアームを示し、ボス７４ａと７４ｂに絞り羽根７１と７２の長穴７１ｄ、７２ｄが係合している。羽根７１、７２はアーム７４の揺動によって２枚の羽根によって形成される開口部の面積を変化させるよう構成している。
【００４８】
羽根７１にはＮＤフィルタ７５が接着固定されており、所定の絞り値で開口全体を覆うように設定されている。７６は絞り羽根７１、７２の脱落防止、及び所定位置で滑らかに移動可能とするための蓋部材である。
【００４９】
図３は絞り駆動源８及び位置検出器９の構成を示すメータ部の平面図であり、駆動源８は図示しないコイルとマグネットロータ８２によって構成され、周知の電磁作用によってマグネットロータ８２を揺動駆動し、一体的に取付けられたアーム７４によって羽根７１、７２が駆動される。また、位置検出器９は駆動源でもあるマグネットロータ８２と同じメータ８１内に配置されたホール素子８３によって構成され、開放から全閉に至るまで、ホール素子８３によってマグネットロータ８２の磁力を検出し、ロータの回転角に比例するほぼ直線状の電圧が出力されるように構成されている。この出力によって現在の絞り値が検出されるよう構成されている。
【００５０】
次に上述の構成で本発明の光学機器に係わるフォーカス調整を行うための制御について説明する。
【００５１】
図４は、ＮＤフィルタの光路内への進入を検知し、フォーカス調整を行う制御のフローチャートを示している。
【００５２】
まず、カメラに電源を投入すると、フォーカス、ズーム、及び絞りのリセット動作が行われ、フォーカス、ズームレンズが初期位置に駆動される。また、絞りは開放と全閉のホール出力のゲインとオフセット調整が行われ標準化される（ステップ１０１）。次にオートフォーカスモードか否かが検出される（ステップ１０２）。オートフォーカスモードであると合焦状態であるかが検出される（ステップ１０３）。合焦状態でない判断されると合焦するまでフォーカスレンズが駆動される（ステップ１０４）。ステップ１０２でマニュアルフォーカスモードであると判断されたとき、また、ステップ１０３で合焦状態であると判断されるとフォーカス、およびズーム位置が記憶される（ステップ１０５）。
【００５３】
一方、前述したようにＣＣＤで検出された明るさによって、ＡＥ制御が働き、適正な露出が得られるように、絞りユニットが駆動された場合、あるいはマニュアル操作により絞りユニットが操作された場合に、開口の絞り値はユニットに組み込まれたホール素子出力として検出され、同時に羽根に一体的に取付けられたＮＤフィルタの位置も検出される（ステップ１０６）。
【００５４】
次に、ステップ１０５で検出されたズーム位置情報に応じてメモリ２０からフォーカスレンズのピント補正量の情報を取り出す（ステップ１０７）。
【００５５】
ここで、ピントズレ補正量について図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて説明する。
【００５６】
図５（ａ）は被写体距離を一定とした場合のフォーカスレンズの合焦位置（繰り出し量）についてズーム位置（変倍レンズの変倍位置）を変化させて示したグラフである。図の曲線は被写体が無限遠位置にあるときの曲線であるが、メモリ２０には複数の被写体距離（無限から至近距離）に関して同様な複数の曲線を記憶しており、ズーミングの際にそれぞれの被写体距離に応じた曲線に従ってフォーカスレンズを駆動するものである。
【００５７】
図５（ａ）において、実線はＮＤフィルタが光路中に入っていない状態を表し、点線はＮＤフィルタが完全に光路を覆った時のフォーカスレンズの合焦位置である。メモリ２０にはズーム位置に応じた補正量、すなわち図で示すδｚの量の情報が記憶されている。
【００５８】
図５（ｂ）においても、実線はＮＤフィルタが光路中に入っていない状態を表し、点線はＮＤフィルタが完全に光路を覆った時のフォーカスレンズの合焦位置であり、代表的な複数箇所のズーム位置（変倍レンズの変倍位置）で、補正量が変化しない領域毎で分割し、δｚの量はこれらの分割数で記憶している。その中間の値は前後の数値から補間するように計算される。
【００５９】
また、δｚの値は被写体距離（無限から至近の各曲線）によっても変化するが、ズーム位置による変化に比べて十分小さいため、メモリ容量の制限からデータ量を減らすためにも同じズーム位置では被写体距離に因らず同じ値を使用している。十分なメモリの容量が確保されていればズーム位置だけでなく、フォーカス位置をパラメータとして補正量を決定しても良い。
【００６０】
さらに、ピント補正量と絞り開口径の関係について説明する。
【００６１】
図６は絞り開口の変化に伴うＮＤフィルタの掛り状態を示す図であり、ＮＤフィルタ７５は開放状態でも光路内に一部進入している。そして絞って行くに従って開口面積に対するＮＤフィルタの占める割合が大きくなり、Ｆ５．６付近で完全に開口を覆うようになる。図７は開口面積に占めるＮＤフィルタの面積の割合を示したグラフで、横軸は絞り値、縦軸に補正係数ｃを示している。補正係数ｃは開放時をゼロとして、ＮＤが完全に光路を覆った時に１になるよう設定している。これらの補正係数ｃの情報は、メモリ２０に予め記憶されている。
【００６２】
図４のフローチャートに戻って、ステップ１０７以降の説明をする。ステップ１０７において、メモリ２０からフォーカスレンズのピント補正量の情報を取り出した後、ＮＤフィルタの位置を示すことになる位置検出器９の信号（絞り値：Ｆナンバー）に基づいて、メモリ２０からそのときの絞り値に対応する補正係数としてｃの値を読み込む（ステップ１０８）。本実施例の場合は、Ｆ５．６付近で完全に光路を覆うため、開放からＦ５．６までを直線で近似し、Ｆ５．６より絞った場合には一律ｃ＝１に設定している。
【００６３】
そして、ＮＤフィルタの掛り量を考慮したフォーカスレンズの移動量Ｘを、補正量δｚに、補正係数ｃを掛けた量として演算する（ステップ１０９）。この後、ステップ１０９で求めた移動量Ｘの分だけフォーカスレンズを駆動し、ピント補正を行う（ステップ１１０）。
【００６４】
なお、ＮＤフィルタが光路内から光路外へ連続的に退避していくときも、上記の説明と同様に補正量を算出し、進入した時とは逆の方向にフォーカスレンズを駆動することによりピント補正を行う。こうすることにより合焦をより敏速に実施することが可能になる。またステップ１１０の状態からズーム動作を行った場合は、ズーム位置毎の補正量δｚに、補正係数ｃを掛けてフォーカスレンズの移動量Ｘを求め、フォーカスレンズの位置を補正する。
【００６５】
また、マニュアルフォーカス時にも、ＮＤフィルタの位置である絞り値を検出し、同様にフォーカスレンズを駆動することで、ピントズレを生じることなく常に合焦状態が保たれるようになる。
【００６６】
上述した実施形態では、ＮＤフィルタの進入で生じるピントズレを補正するフォーカスレンズの補正量を、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、ＮＤフィルタが絞り羽根を一体に設け、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応する補正係数を用いて得て、この得られた補正量でフォーカスレンズの位置を補正し、常に合焦状態を維持した高画質の画像を得ることが可能となる。
【００６７】
また上述した実施形態では、オートフォーカスモードにおいても、フィルタ部材によるピントずれを補正するようにフォーカスレンズの位置を補正している。これは、オートフォーカスのためのコントラスト信号が微弱でＡＦ精度が上がらない状況でも、合焦状態を維持することができ、またオートフォーカスの動作を行う場合よりも確実に短時間で合焦状態とすることが可能である。
【００６８】
このように、上記の実施形態では、マニュアルフォーカスモード時のフィルタ出し入れによるピント変化を防止できるのはもちろん、オートフォーカスモード時でも合焦スピードを速くすることが可能になる。また、また、オート露出撮影から、ポートレートモードに切換えた場合のように、絞り径を変化させるモード切換えでも有効になる。
【００６９】
［第２の実施形態］
図８は本発明の光学機器の第２の実施形態を示すものであり、光学機器として、ビデオカメラに適用した場合のブロック図を示し、図１と共通する部材に同一の符号を付して重複する説明を省略する。この実施形態では、第１の実施形態に対して、ＮＤフィルタを有するＮＤ駆動ユニット２０１を、絞りユニット７の後方（光学系における像面側）に配置し、絞りユニット７とは別に独立して駆動できるようにしたものである。図８において、２１１はＮＤフィルタ（図９に示すＮＤフィルタ２０４）の、光学系の光路に対する進入量（位置）を検出する位置検出器であり、例えばホール素子で構成される。また、メモリ２０には、図１で説明した情報の他に、絞りユニット７の絞り値（Ｆナンバー）と各絞り値におけるフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数ｃの情報が予め記憶されている。
【００７０】
これによって、撮影者の意図によりＮＤフィルタを進入させ絞りの開口径を大きくすることでボケ味をコントロールすることができる。通常、ＮＤフィルタを独立して駆動する場合には、ＮＤフィルタが開口の途中まで掛かった状態になることは少ないが、撮影中の画像の急な明るさの変化を防止するにためにＮＤフィルタをゆっくり動かす必要があり、このような場合のピントズレを補正するために本実施例の構成が有効になる。
【００７１】
図９は上述のＮＤ駆動ユニット２０１の平面図を示し、絞りのすぐ後に配置されている。駆動源はガルバノメータタイプの電磁駆動により、マグネットロータと一体的に回転するアーム２０２で揺動駆動されるＮＤ枠２０３にＮＤフィルタ２０４が接着固定されている。ＮＤフィルタの進入状況は位置検出器２１１であるホール素子出力で検出される。通常は絞り開口径が小さくなり過ぎて回折の影響を受けないように、光量を検出して絞り値と対応させＮＤフィルタを駆動制御するが、撮影者の意図で、進退させることも可能になっている。
【００７２】
次に上述の構成で本発明の光学機器に係わるフォーカス調整を行うための制御について説明する。
【００７３】
図１０は、絞りユニットの絞り値およびＮＤフィルタの光路内への進入を検知し、フォーカス調整を行う制御のフローチャートを示している。なお、図４のフォローチャートと同一のステップには同一の符号を付している。
【００７４】
まず、カメラに電源を投入すると、フォーカス、ズーム、及び絞りのリセット動作が行われ、フォーカス、ズームレンズが初期位置に駆動される。また、絞りは開放と全閉のホール出力のゲインとオフセット調整が行われ標準化される（ステップ１０１）。次にオートフォーカスモードか否かが検出される（ステップ１０２）。オートフォーカスモードであると合焦状態であるかが検出される（ステップ１０３）。合焦状態でない判断されると合焦するまでフォーカスレンズが駆動される（ステップ１０４）。ステップ１０２でマニュアルフォーカスモードであると判断されたとき、また、ステップ１０３で合焦状態であると判断されるとフォーカス、およびズーム位置が記憶される（ステップ１０５）。
【００７５】
ここで、撮影者の意図によりＮＤフィルタが駆動されると、ＮＤフィルタの位置（絞り開口の光路に対する挿入量）が位置検出手段２１１からの出力により検出され（ステップ２２１）、このときの絞りユニット７の絞り値が位置検出器９からの出力により検出される（ステップ２２２）。
【００７６】
次に、ステップ１０５で検出されたズーム位置情報に応じてメモリ２０からフォーカスレンズのピント補正量の情報を取り出す（ステップ１０７）。
【００７７】
ここで、ピントズレ補正量について図５（ａ）、図５（ｂ）を用いて説明する。
【００７８】
図５（ａ）は被写体距離を一定とした場合のフォーカスレンズの合焦位置（繰り出し量）についてズーム位置（変倍レンズの変倍位置）を変化させて示したグラフである。図の曲線は被写体が無限遠位置にあるときの曲線であるが、メモリ２０には複数の被写体距離（無限から至近距離）に関して同様な複数の曲線を記憶しており、ズーミングの際にそれぞれの被写体距離に応じた曲線に従ってフォーカスレンズを駆動するものである。
【００７９】
図５（ａ）において、実線はＮＤフィルタが光路中に入っていない状態を表し、点線はＮＤフィルタが完全に光路を覆った時のフォーカスレンズの合焦位置である。メモリ２０にはズーム位置に応じた補正量、すなわち図で示すδｚの量の情報が記憶されている。
【００８０】
図５（ｂ）においても、実線はＮＤフィルタが光路中に入っていない状態を表し、点線はＮＤフィルタが完全に光路を覆った時のフォーカスレンズの合焦位置であり、代表的な複数箇所のズーム位置（変倍レンズの変倍位置）で、補正量が変化しない領域毎で分割し、δｚの量はこれらの分割数で記憶している。その中間の値は前後の数値から補間するように計算される。
【００８１】
また、δｚの値は被写体距離（無限から至近の各曲線）によっても変化するが、ズーム位置による変化に比べて十分小さいため、メモリ容量の制限からデータ量を減らすためにも同じズーム位置では被写体距離に因らず同じ値を使用している。十分なメモリの容量が確保されていればズーム位置だけでなく、フォーカス位置をパラメータとして補正量を決定しても良い。
【００８２】
さらに、ピント補正量と絞り開口径、ＮＤフィルタの進入量の関係について説明する。
【００８３】
図１１は絞り開口形状とＮＤフィルタの進入量の関係を示した図であり、ＮＤフィルタの進入量を一定にして、絞りの開口を変化させたのものである。ＮＤフィルタの位置が同じでも絞り値によって全開口面積に対するＮＤフィルタ面積の割合が変化していくことがわかる。開放付近ではＮＤフィルタの駆動範囲全体で徐々にＮＤフィルタの占める割合が大きくなるが、Ｆ５．６付近では、始めはＮＤが開口に掛からず、一定量進入させた後で急に開口全体を覆うことがわかる。
【００８４】
図１２は絞りユニットの開口径に対するＮＤフィルタの全開口面積に占める割合を示したグラフで、横軸はＮＤフィルタの挿入量（ＮＤフィルタの全開口面積に占める割合）、縦軸は補正係数ｃを示しており、主な絞り値に関して複数示している。補正係数ｃは開放時をゼロとして、ＮＤが完全に光路を覆った時に１になるよう設定している。これらの補正係数ｃの情報は、メモリ２０に予め記憶されている。
【００８５】
図１０のフローチャートに戻って、ステップ１０７以降の説明をする。ステップ１０７において、メモリ２０からフォーカスレンズのピント補正量の情報を取り出した後、絞りユニット７の位置（絞り値）を示す位置検出器９の信号（絞り値：Ｆナンバー）とＮＤフィルタの位置を示す位置検出器２１１からの出力に基づいて、メモリ２０からそのときの絞り値およびＮＤフィルタの位置に対応する補正係数としてｃの値を読み込む（ステップ２２３）。
【００８６】
そして、ＮＤフィルタの掛り量を考慮したフォーカスレンズの移動量Ｘを、補正量δｚに、補正係数ｃを掛けた量として演算する（ステップ１０９）。この後、ステップ１０９で求めた移動量Ｘの分だけフォーカスレンズを駆動し、ピント補正を行う（ステップ１１０）。
【００８７】
なお、ＮＤフィルタが光路内から光路外へ連続的に退避していくときも、上記の説明と同様に補正量を算出し、進入した時とは逆の方向にフォーカスレンズを駆動することによりピント補正を行う。こうすることにより合焦をより敏速に実施することが可能になる。またステップ１１０の状態からズーム動作を行った場合は、ズーム位置毎の補正量δｚに、補正係数ｃを掛けてフォーカスレンズの移動量Ｘを求め、フォーカスレンズの位置を補正する。
【００８８】
また、マニュアルフォーカス時にも、ＮＤフィルタの位置である絞り値を検出し、同様にフォーカスレンズを駆動することで、ピントズレを生じることなく常に合焦状態が保たれるようになる。
【００８９】
上述した実施形態では、ＮＤフィルタの進入で生じるピントズレを補正するフォーカスレンズの補正量を、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）と該絞り値におけるフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とを用いて得て、この得られた補正量でフォーカスレンズの位置を補正し、常に合焦状態を維持した高画質の画像を得ることが可能となる。
【００９０】
また上述した実施形態では、オートフォーカスモードにおいても、フィルタ部材によるピントずれを補正するようにフォーカスレンズの位置を補正している。これは、オートフォーカスのためのコントラスト信号が微弱でＡＦ精度が上がらない状況でも、合焦状態を維持することができ、またオートフォーカスの動作を行う場合よりも確実に短時間で合焦状態とすることが可能である。
【００９１】
このように、上記の実施形態では、マニュアルフォーカスモード時のフィルタ出し入れによるピント変化を防止できるのはもちろん、オートフォーカスモード時でも合焦スピードを速くすることが可能になる。また、また、オート露出撮影から、ポートレートモードに切換えた場合のように、絞り径を変化させるモード切換えでも有効になる。
【００９２】
また、マニュアルフォーカス時にも、ＮＤフィルタの位置および絞り値を検出し、同様にフォーカスレンズを駆動することで、ピントズレを生じることなく常に合焦状態が保たれるようになる。
【００９３】
［第３の実施形態］
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は本発明の光学機器の第３の実施形態を示すもので、図８のブロック図におけるＮＤ駆動ユニットの別の実施形態を示すＮＤフィルタ切換ユニットを示す。したがって、ＮＤフィルタ切換ユニットの構成以外は、図８と同様の構成である。図１３−ａ、１３−ｂはマニュアルにて操作可能なＮＤフィルタ切換えユニットの平面図である。このＮＤフィルタ切換えユニットは絞りユニットとは別体で構成され、独立して駆動され、絞りユニットの後方（像面側）に配置される。
【００９４】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）において、３０１、３２０はフィルタ枠を示し、ＮＤフィルタ３０２、３２１が接着固定されており、ＮＤフィルタ３０２、３２１は光軸上でずれた位置で光路内に挿入されるように構成されている。これらのＮＤフィルタは、同一の濃度、異なる濃度でもよく、フィルタの厚さ（屈折率）が同一でも異なっていてもよい。図１３（ａ）は光路３０３に対し、ＮＤフィルタ３２１が光路３０３に挿入された状態を示している。この状態からＮＤフィルタ３０２を保持したフィルタ枠３０１の操作部３０４を直接または連結部材を介して、手動で操作することにより、図１３（ｂ）に示すように、ＮＤフィルタ３２１とＮＤフィルタ３０２とが光路３０３を完全に覆う状態となる。ここで、ＮＤフィルタ３２１が光路３０３から外れて、ＮＤフィルタ３０２が光路３０３を覆う状態になるように構成しても良い。３０５はバネであり各フィルタ枠を光路外へ退避するように付勢している。ＮＤフィルタ３０２、３２１の位置はインタラプタ３０６、３０７で検出される。フィルタ枠３０１、３２０の突出部３０１ａ、３２０ａがインタラプタ３０６、３０７の投受光部間に入り込むことで電気的に検出が行われ、これによりＮＤフィルタ３０２、３２１の光路３０３への挿入状態が検出される。
【００９５】
そしてこの実施形態では、図８のブロック図で説明したメモリ２０に、ズームトラッキング情報の他に、ズーム位置（変倍位置）毎の、各ＮＤフィルタが撮影光学系の光路を覆った（絞りユニット７の開口径を覆った）ときのピントずれに対応するフォーカスレンズの位置の補正値（補正量）の情報が各ＮＤフィルタ毎に対応して予め記憶されている。これにより、各ＮＤフィルタの挿入状態に応じて、対応するフォーカスレンズの位置の補正値（補正量）の情報を用いて、フォーカスレンズの位置を補正する。
【００９６】
［第４の実施形態］
図１４（ａ）、図１４（ｂ）は本発明の光学機器の第４の実施形態を示すもので、第３の実施形態ではＮＤフィルタが光軸上でずれた位置で光路内に挿入されるのに対し、第４の実施形態では、光軸上の同一位置で光路内に各ＮＤフィルタが挿入される構成である。第４の実施形態でも、ＮＤフィルタ切換ユニットの構成以外は、図８と同様の構成である。
【００９７】
図１４（ａ）、図１４（ｂ）において、４０１はフィルタ枠を示し、フィルタ枠４０１には、厚さ（屈折率）が異なり濃度（透過率）の異なる２つのＮＤフィルタ４０２、４０７が固定されている。図１４（ａ）はＮＤフィルタ４０７が光路４０３に挿入された状態で、操作部４０４を直接または連結部材を介して、操作することにより、ＮＤフィルタ４０７が光路４０３から退避し、図１４（ｂ）に示すように、ＮＤフィルタ４０２が光路４０３に挿入される。その際、バネ４０５はＮＤフィルタ４０２、４０７の一方が光路４０３の位置で安定するように付勢している。各ＮＤフィルタ４０２、４０７の光路４０３に対する挿入状態は、フィルタ枠４０１の押圧部４０１ａがプッシュスイッチ４０６を操作することで電気的に検出される。
【００９８】
そしてこの実施形態でも、第３の実施形態と同様に、図８のブロック図で説明したメモリ２０に、ズームトラッキング情報の他に、ズーム位置（変倍位置）毎の、各ＮＤフィルタが撮影光学系の光路を覆った（絞りユニット７の開口径を覆った）ときのピントずれに対応するフォーカスレンズの位置の補正値（補正量）の情報が各ＮＤフィルタ毎に対応して予め記憶されている。これにより、各ＮＤフィルタの挿入状態に応じて、対応するフォーカスレンズの位置の補正値（補正量）の情報を用いて、フォーカスレンズの位置を補正する。
【００９９】
［第５の実施形態］
次に本発明の光学機器の第５の実施形態について、図１５を用いて説明する。図１５は、光学機器としてカメラ（カメラ本体）５００に対し、交換レンズ６００を着脱自在とした構成のビデオカメラシステムを示すブロック図である。図１５において、図１と共通する部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１００】
図１５において、カメラ５００と交換レンズ６００とは、装着マウント（図示省略）により着脱自在とされ、カメラ５００のカメラＣＰＵ５０１とレンズＣＰＵ２１とは通信端子（図示省略）により電気的に接続されている。交換レンズ６００は、絞り羽根にＮＤフィルタ７５が一体に固定された絞りユニット７を備える。
【０１０１】
そして、この実施形態でも、図１、図４で説明した第１の実施形態と同様に、ＮＤフィルタの進入で生じるピントズレを補正するフォーカスレンズの補正量を、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、ＮＤフィルタが絞り羽根を一体に設け、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応する補正係数を用いて得て、この得られた補正量でフォーカスレンズの位置を補正する。これにより、常に合焦状態を維持した高画質の画像を得ることが可能となる。
【０１０２】
［第６の実施形態］
次に本発明の光学機器の第６の実施形態について、図１６を用いて説明する。図１６は、光学機器としてカメラ（カメラ本体）７００に対し、交換レンズ８００を着脱自在とした構成のビデオカメラシステムを示すブロック図である。図１６において、図８と共通する部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１０３】
図１６において、カメラ７００と交換レンズ８００とは、装着マウント（図示省略）により着脱自在とされ、カメラ７００のカメラＣＰＵ７０１とレンズＣＰＵ２１とは通信端子（図示省略）により電気的に接続されている。交換レンズ８００は、絞りユニット７とは別体のＮＤ駆動ユニット２０１を備える。
【０１０４】
そして、この実施形態でも、図８、図１０で説明した第２の実施形態と同様に、ＮＤフィルタの進入で生じるピントズレを補正するフォーカスレンズの補正量を、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）と該絞り値におけるフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とを用いて得て、この得られた補正量でフォーカスレンズの位置を補正する。これにより、常に合焦状態を維持した高画質の画像を得ることが可能となる。
【０１０５】
なお第５、第６の実施形態においても、ＮＤフィルタが光路内から光路外へ連続的に退避していくときも、上記（図４、図１０）の説明と同様に補正量を算出し、進入した時とは逆の方向にフォーカスレンズを駆動することによりピント補正を行う。こうすることにより合焦をより敏速に実施することが可能になる。またフォーカスレンズの位置の補正を行った状態からズーム動作を行った場合は、ズーム位置毎の補正量δｚに、補正係数ｃを掛けてフォーカスレンズの移動量Ｘを求め、フォーカスレンズの位置を補正する。
【０１０６】
また、マニュアルフォーカス時にも、ＮＤフィルタの位置である絞り値を検出し、同様にフォーカスレンズを駆動することで、ピントズレを生じることなく常に合焦状態が保たれるようになる。
【０１０７】
また上述した実施形態では、オートフォーカスモードにおいても、フィルタ部材によるピントずれを補正するようにフォーカスレンズの位置を補正している。これは、オートフォーカスのためのコントラスト信号が微弱でＡＦ精度が上がらない状況でも、合焦状態を維持することができ、またオートフォーカスの動作を行う場合よりも確実に短時間で合焦状態とすることが可能である。
【０１０８】
このように、上記の実施形態では、マニュアルフォーカスモード時のフィルタ出し入れによるピント変化を防止できるのはもちろん、オートフォーカスモード時でも合焦スピードを速くすることが可能になる。また、また、オート露出撮影から、ポートレートモードに切換えた場合のように、絞り径を変化させるモード切換えでも有効になる。
【０１０９】
また、マニュアルフォーカス時にも、ＮＤフィルタの位置および絞り値を検出し、同様にフォーカスレンズを駆動することで、ピントズレを生じることなく常に合焦状態が保たれるようになる。
【０１１０】
上述した各実施形態では、ＲＦＺレンズ光学系を用いた光学機器について説明したが、本発明はＲＦＺレンズ光学系に限定されず、単焦点レンズ光学系（フォーカスレンズを有する光学系）を用いた光学機器にも適用することができる。単焦点レンズ光学系での、絞り部材は複数の絞り羽根で構成され、複数の絞り羽根を相対的に移動することによって開口径（開口面積）を変化させ、フィルタ部材は、複数の絞り羽根の少なくとも１つに固定された構成とされる。そして複数の絞り羽根の相対的な移動に伴って、フィルタ部材が開口径を覆う面積が変化する構成にするのがよい。またここで、フィルタ部材が光路に挿入されることにより生じるピントずれを補正するための、単焦点レンズ光学系のフォーカスレンズの位置の補正の補正量は、予め設定した補正値（光学系の光路にフィルタ部材が挿入されたときのピントずれを補正するためのフォーカスレンズの移動補正量）と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数とから求めるものである。絞り値（Ｆナンバー）に応じた補正係数は、フィルタ部材が絞り羽根に一体に設けられているため、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応する補正係数となる。また、単焦点レンズ光学系で、絞りユニットとは別体にフィルタ駆動ユニットを設ける構成でもよい。フィルタ部材は、光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在に駆動されるものである。そして、フィルタ部材が光路に挿入されることにより生じるピントずれを補正するための、フォーカスレンズの位置を補正の補正量は、予め設定した補正値（光学系の光路にフィルタ部材が挿入されたときのピントずれを補正するためのフォーカスレンズの移動補正量）と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）と該絞り値におけるフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とから求めるものである。
【０１１１】
また上述した各実施形態では、光学機器としてビデオカメラの例を説明したが、これに限らず、デジタルスチルカメラにも適用することができる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フィルタ部材の進入で生じるピントズレを補正するフォーカスレンズの補正量を、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値（単焦点レンズの場合は予め設定した補正値）と、フィルタ部材を絞り羽根に一体に設け、各絞り値の開口径に対するフィルタ部材の占める面積に対応する補正係数を用いて得て、この得られた補正量でフォーカスレンズの位置を補正し、常に合焦状態を維持した高画質の画像を得ることが可能となる。
【０１１３】
また、本発明では、ＮＤフィルタ部材の進入で生じるピントズレを補正するフォーカスレンズの補正量を、変倍レンズの変倍位置（ズーム位置）に応じた補正値（単焦点レンズの場合は予め設定した補正値）と、絞り部材の絞り値（Ｆナンバー）と絞り値におけるＮＤフィルタの挿入量（挿入割合）に応じた（各絞り値の開口径での光路に占めるＮＤフィルタの挿入割合に応じた）補正係数とを用いて得て、この得られた補正量でフォーカスレンズの位置を補正し、常に合焦状態を維持した高画質の画像を得ることが可能となる。
【０１１４】
また本発明では、オートフォーカスモードにおいても、ＮＤフィルタ部材によるピントずれを補正するようにフォーカスレンズの位置を補正することにより、オートフォーカスのためのコントラスト信号が微弱でＡＦ精度が上がらない状況でも、合焦状態を維持することができ、またオートフォーカスの動作を行う場合よりも確実に短時間で合焦状態とすることが可能である。
【０１１５】
さらに本発明では、マニュアルフォーカスモード時のＮＤフィルタ出し入れによるピント変化を防止でき、オートフォーカスモード時でも合焦スピードを速くすることが可能になる。また、また、オート露出撮影から、ポートレートモードに切換えた場合のように、絞り径を変化させるモード切換えでも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学機器を示すブロック図。
【図２】（ａ）は図１の絞りユニットの平面図、（ｂ）は図１の絞りユニットの分解斜視図。
【図３】図１の絞りユニットの位置検出を説明するための平面図。
【図４】第１の実施形態における制御動作を説明するためのフローチャート。
【図５】（ａ）はズーム位置に対応したフォーカス補正量を説明するための図、（ｂ）は分割したズーム位置毎に対応したフォーカス補正量を説明するための図。
【図６】絞りの開口とＮＤフィルタの関係を説明するための図。
【図７】絞り値と補正係数の関係を説明するための図。
【図８】本発明の第２の実施形態の光学機器を示すブロック図。
【図９】図８のＮＤフィルタ駆動ユニットを示す平面図。
【図１０】第２の実施形態における制御動作を説明するためのフローチャート。
【図１１】絞りの開口とＮＤフィルタの関係を説明するための図。
【図１２】複数の絞り値におけるフィルタ挿入量と補正係数の関係を説明するための図。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態におけるフィルタ駆動ユニットを示す図。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は第４の実施形態におけるフィルタ駆動ユニットを示す図。
【図１５】本発明の第５の実施形態の光学機器を示すブロック図。
【図１６】本発明の第６の実施形態の光学機器を示すブロック図。
【符号の説明】
６ＣＣＤ
７絞りユニット
９、１２、１３、２１１位置検出器
２０メモリ
２１ＣＰＵ
７５、２０４ＮＤフィルタ
２０１ＮＤフィルタ駆動ユニット

Claims

光軸に沿って移動して変倍を行う変倍レンズと、変倍時の補正および焦点合わせを行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、
前記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記変倍レンズの位置を検出する変倍位置検出手段と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
前記光学系を通過する光量を調整するよう開口径が変化する絞り部材と、
前記絞り部材に近接して配置され前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在とされたＮＤフィルタ部材と、
前記ＮＤフィルタ部材の挿入状態を検出するフィルタ状態検出手段と、
前記変倍レンズの変倍移動時に、合焦状態を維持する前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係の移動情報を記憶した記憶手段と、
前記フィルタ状態検出手段からの出力に応じて前記移動情報を補正して前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器。
光軸に沿って移動して変倍を行う変倍レンズと、変倍時の補正および焦点合わせを行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、
前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、
前記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記変倍レンズの位置を検出する変倍位置検出手段と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
複数の絞り羽根を駆動して開口径を変化させて前記光学系の光量を変化させる絞り部材と、
前記絞り羽根の少なくとも１つに一体に設けられ前記開口径を通過する光量を変化させるフィルタ部材と、
前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、
前記変倍レンズの変倍移動時に、合焦状態を維持する前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係の移動情報を記憶した記憶手段と、
前記絞り状態検出手段からの出力に応じて前記移動情報を補正して前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器。
光軸に沿って移動して変倍を行う変倍レンズと、変倍時の補正および焦点合わせを行うフォーカスレンズとを備えた光学系と、
前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、
前記変倍レンズを駆動する変倍駆動手段と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記変倍レンズの位置を検出する変倍位置検出手段と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
前記光学系を通過する光量を調整するよう開口径が変化する絞り部材と、
前記絞り部材に近接して配置され前記光学系の光路に対し出し入れ自在とされたＮＤフィルタ部材と、
前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、
前記ＮＤフィルタ部材の挿入状態を検出するフィルタ状態検出手段と、
前記変倍レンズの変倍移動時に、合焦状態を維持する前記変倍レンズの位置と前記フォーカスレンズの位置との関係の移動情報を記憶した記憶手段と、
前記絞り状態検出手段からの出力および前記フィルタ状態検出手段からの出力に応じて前記移動情報を補正して前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器。
前記ＮＤフィルタ部材は、前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在に駆動されることを特徴とする請求項３記載の光学機器。
前記ＮＤフィルタ部材は、複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れすることを特徴とする請求項３記載の光学機器。
前記ＮＤフィルタ部材は、屈折率の異なる複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れすることを特徴とする請求項３記載の光学機器。
前記移動情報の補正は、前記フォーカスレンズの位置の補正であり、該補正の量Ｘは、
撮像素子の画素ピッチをＰ、絞り部材のＦナンバーをＦＮｏ、変倍レンズの変倍位置に応じたフォーカスレンズの位置敏感度をｆｓ、フィルタ部材の光軸上の厚さをｄ、フィルタ部材の屈折率をＮｄ、としたとき、
０＜Ｘ＜１０×Ｐ×ＦＮｏ／ｆｓ
１０＜ｄ×Ｐ／Ｎｄ＜４０
０＜Ｐ＜３．５μ
の条件を満足することを特徴とする請求項２、３のいずれかに記載の光学機器。
フォーカスレンズを備えた光学系と、
前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
複数の絞り羽根を駆動して開口径を変化させて前記光学系の光量を変化させる絞り部材と、
前記絞り羽根の少なくとも１つに一体に設けられ前記開口径を通過する光量を変化させるフィルタ部材と、
前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、
前記絞り状態検出手段からの出力に応じて前記フォーカスレンズの位置を補正するよう前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器。
フォーカスレンズを備えた光学系と、
前記光学系からの光学像を撮像する撮像素子と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動手段と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
前記光学系を通過する光量を調整するよう開口径が変化する絞り部材と、
前記絞り部材に近接して配置され前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在とされたＮＤフィルタ部材と、
前記絞り部材の開口状態を検出する絞り状態検出手段と、
前記ＮＤフィルタ部材の挿入状態を検出するフィルタ状態検出手段と、
前記絞り状態検出手段からの出力および前記フィルタ状態検出手段からの出力に応じて前記フォーカスレンズの位置を補正するよう前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学機器。
前記ＮＤフィルタ部材は、前記光学系の光路に対し連続的に挿入状態が可変するように該光路に出し入れ自在に駆動されることを特徴とする請求項９記載の光学機器。
前記ＮＤフィルタ部材は、複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れすることを特徴とする請求項９記載の光学機器。
前記ＮＤフィルタ部材は、屈折率の異なる複数のＮＤフィルタを有し該複数のＮＤフィルタの１つまたは複数を選択的に出し入れすることを特徴とする請求項９記載の光学機器。
前記移動情報の補正は、前記フォーカスレンズの位置の補正であり、該補正の量Ｘは、
撮像素子の画素ピッチをＰ、絞り部材のＦナンバーをＦＮｏ、フォーカスレンズの位置敏感度をｆｓ、フィルタ部材の光軸上の厚さをｄ、フィルタ部材の屈折率をＮｄ、としたとき、
０＜Ｘ＜１０×Ｐ×ＦＮｏ／ｆｓ
１０＜ｄ×Ｐ／Ｎｄ＜４０
０＜Ｐ＜３．５μ
の条件を満足することを特徴とする請求項８、９のいずれかに記載の光学機器。