JP4692980B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、テレビカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置と、テレビレンズまたはビデオレンズ等のレンズ装置を備えた光学装置に関するものである。

従来におけるテレビ放送や、ビデオ撮影に用いられるカメラシステムでは、カメラレンズ一体型の自動でフォーカス調整を行うオートフォーカス（以降ＡＦと記す）方式のビデオカメラと、交換レンズ方式の操作部材を手動操作により制御するマニュアルフォーカス方式のカメラシステムが主流であった。
なお、これらのカメラシステムは、テレビカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置と、テレビレンズまたはビデオレンズ等のレンズ装置を備えたものを意味しているが、このカメラシステムは、以下で説明する本発明の光学装置と同義のものである。
一方、交換レンズ方式のカメラシステムにも、近年、ＡＦ方式のレンズが使用されるようになってきており、今までは、専用のレンズとカメラによるシステムとなっていたが、昨今、マニュアルフォーカス方式のレンズとＡＦ方式のレンズを共用する要望が高まってきている。

しかしながら、これら交換レンズはその方式に応じて、操作性、制御性、携帯性等の理由により、フォーカス調整時において、マニュアルフォーカス方式はフォーカスレンズ群がズームレンズ群より被写体側にある前玉フォーカスレンズを操作し、フォーカスレンズ群がズームレンズ群よりＣＣＤ側にあるＡＦ方式はリアフォーカスレンズを操作する方式が採られているのが一般的である。

このようなビデオレンズ、ビデオカメラ、テレビレンズ、あるいはテレビカメラをはじめとする光学装置でのＡＦ方式として、例えば、特許文献１に記載されている、映像信号の中から、水平同期信号及び、垂直同期信号を検出し、映像信号処理のための基準信号を生成し、そして基準信号より、被写体の鮮鋭度評価値に応じた信号を抽出して評価し、その信号が大きくなる方向へフォーカスレンズを移動させ、最大となるところで停止させる山登り方式と呼ばれる方式が主流となっている。

また、カメラシステム全体の小型軽量化に伴い、ＡＦレンズにおいても、小型軽量化できるリアフォーカス方式のズームレンズが用いられている。リアフォーカス方式のズームレンズでは変倍系による変倍動作に伴って同一の物体であってもフォーカス用レンズ群の光軸方向の位置が異なってくる為に変倍動作と連動させてフォーカス用レンズ群の位置を調整する必要がある。このようなフォーカス用のレンズ群の調整機構を有する光学装置は従来より、例えば、特許文献２、特許文献３等にも示されているように、種々のものが提案されている。

つぎに、このような従来例におけるリアフォーカス方式のズームレンズにおいて、フォーカス用のレンズ群の調整機構を有する光学装置の概要を説明する。
図４において、ズームレンズは物体側より順に、１３１の固定の前玉レンズ群（第１群）、１３２の光軸上移動する変倍用のズームレンズ群（第２群，バリエータともいう。）、１３６の固定のレンズ群（第３群）、１１８の変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカス調整を行うために光軸上移動するフォーカスレンズ群（第４群）の４つのレンズ群より成っている。
また、１１１はズームリングである。ズームリング１１１は回転に応じて、ズームレンズ群１３２を固定鏡筒に施された、カム溝に沿って移動し、変倍可能となるように作動する。

１１５は、連動ギア１３３、１３４、ズームリング１１１を介し、ズームレンズ群１３２を駆動するズームモータである。また、１１９、１２０は各々フォーカスレンズ群１１８の移動枠１２２の案内棒である。
１２１はフォーカスモータであり、例えばステップモータより成っている。
１２２は移動枠であり、フォーカスレンズ群１１８に固定され、かつメネジ部が施され、出力軸１２３のオネジ部と噛み合っている。
１２３はフォーカスモータ１２１の出力軸であり、その一部にはフォーカスレンズ群１１８を移動させる為のオネジ部が施されている。フォーカスモータ１２１が駆動すると、出力軸１２３が回転し、そのネジが回転することで、移動枠１２２が光軸方向に移動し、フォーカスレンズ群１１８を駆動する。１３５は露出を決める絞りユニット（ここでは紙面と直角に挿入されている）、１３７は固定鏡筒である。

以上の構成によってフォーカスモータ１２１が駆動すると、前述したように、フォーカスレンズ群１１８は出力軸１２３に設けたネジの送りによって光軸方向に移動する。また、ズームモータ１１５が駆動すると連動ギア１３３，１３４が回転し、そしてズームリング１１１に連動し、ズームリング１１１が回転することで、ズームレンズ群１３２が固定鏡筒に施された、カム溝に沿って移動し、光軸方向に移動する。

図６は、この様な従来例のズームレンズにおけるズームレンズ群１３２とフォーカスレンズ群１１８の光軸上の位置関係を複数の物体距離に応じて示した軌跡データである。これは、被写体距離が無限（ＩＮＦ）からＭＯＤの各被写体に対しての合焦しつづけるためのリアフォーカスレンズの移動量を示している。
リアフォーカス方式レンズの場合、ズームレンズ群よりＣＣＤ側にフォーカスレンズ群があるため、図４の様な構造のもとで単純にズームモータ１１５を駆動し、ズームレンズ群１３２を駆動した場合、変倍に伴って像面変動が生じてしまう。そのため、現在のフォーカス状態を維持するためには、図６の軌跡データに従い、ズーム位置と物体距離により、フォーカスレンズ位置を求め、ズームレンズ群に連動してフォーカスレンズ群１１８を制御する必要がある。

つぎに、従来例におけるリアフォーカス方式のレンズ操作機構について、図５のブロック図を用いて説明する。但し、既に図４で説明したもの（図４と同一符号のもの）については、ここでは割愛する。
図５において、１０２はＣＣＤ等の撮像素子、１０３はカメラ処理回路である。撮像素子１０２で得られる映像信号から、水平同期信号及び、垂直同期信号を検出し、基準信号を作成し、１０４のＡＦ回路に出力する。ＡＦ回路１０４では、得られた基準信号を用いて、合焦、非合焦の判別を判定している。これらの結果はＣＰＵ１４０に取り込まれる。

１０６はズーム位置検出手段であり、ズームレンズ群１３２の光軸上の位置を検出する。１０７はズームモータドライバで、ズームモータ１１５を駆動する。
１２５はフォーカスモータドライバで、ステップモータであるフォーカスモータ１２１を駆動する。このステップモータの入力パルス数は連続してレンズ制御部１３９を介し、ＣＰＵ１４０内にてカウントし、フォーカスレンズ群１１８の絶対位置のエンコーダとして用いている。
１３８は、絞りユニット１３５に連動し、絞り値を検出する絞り位置検出手段である。
１３９はレンズ内部にあるレンズ制御部であり、ズーム操作回路１４１からのコントロール信号を用い、ズームレンズ群の駆動信号を生成する。また、ＣＰＵ１４０から出力されたフォーカスコントロール信号を用い、フォーカスレンズ群１１８の駆動信号を生成する。

１４０はＣＰＵであり、カメラ内部に構成され、ＡＦ回路１０４とともにＡＦの制御行い、また、フォーカスのコントロール信号を生成、出力する。１４１はズーム操作回路で、操作者によってズーム操作手段１４２が操作された際、その内容をズームコントロール信号として、レンズ制御部１３９に伝える。
１４５は図６に示した軌跡データを記憶する軌跡データメモリである。通常、レンズの倍率の違い等によって、ズームレンズ移動量など、光学特性が異なるため、軌跡データは、レンズごとに異なってしまう。そのため、カメラ側にて、リアフォーカス方式レンズのフォーカス制御を行うためには、レンズ接続時に、軌跡データをレンズ側より、カメラ側に通信し、送信、記憶しておく必要がある。

このように構成したものにおいて、フォーカス調整は、ＡＦ時、ＡＦ回路１０４、ＣＰＵ１４０にて、合焦判定を行い、フォーカスの合う方向に、フォーカスレンズ群１１８を移動するように、レンズ制御部１３９、フォーカスモータドライバ１２５を介して、フォーカスモータ１２１を駆動し、フォーカスを合わせる。また、ズーム制御は通常、レンズ側で行い、ズーム操作手段１４２の操作量に応じた操作信号を、ズーム操作回路１４１からズームコントロール信号として出力し、レンズ制御部１３９にて、ズーム駆動信号とし、ズームモータ１１５にて、ズームレンズ群１３２を駆動する。

ＡＦ合焦後、上記のように、ズーム操作手段１４２にて、ズームレンズ群１３２だけを移動させた場合、前述したが、ズームレンズ群１３２の移動に応じて、像面が変動し、フォーカスの合焦状態が維持できない。そのため、合焦状態を維持するためには、ズームレンズ群１３２の位置とフォーカスレンズ群１１８の位置を、ズーム位置検出手段１０６から出力される値とフォーカスモータ１２１からの入力パルス数によって求め、レンズ側から取得した接続レンズの図６で説明した軌跡データのマップ上の一点を決定する。そして、ズームレンズ群１３２とフォーカスレンズ群１１８の位置より決定した一点が通る上記軌跡データ上を移動するように、ズームレンズ群１３２の位置に応じたフォーカスレンズ移動量をコントロール信号に変換し、ＣＰＵ１４０より出力する。レンズ制御部１３９は、そのコントロール信号に応じて、フォーカスモータ１２１を駆動してフォーカスレンズ群１１８の位置を制御することで、フォーカスの合焦維持が可能となる。

このように、リアフォーカスレンズ方式のＡＦレンズの場合、ズーム駆動時のフォーカスコントロール信号は、フォーカス操作手段を操作したときに出力する操作量に応じた操作信号とは異なり、現在のズーム位置と、フォーカス位置から、フォーカス合焦維持可能な軌跡データの一点を算出し、その軌跡データ上をズーム操作手段の操作量に応じて、移動するズームレンズ群位置から求められる軌跡上を移動するフォーカスレンズ移動量となる。
これに対して、従来のマニュアルフォーカス方式を搭載したビデオレンズ、ビデオカメラ、テレビレンズまたはテレビカメラをはじめとした光学装置においては、リアフォーカス方式のズームレンズと異なり、前玉フォーカス方式が採られていて、フォーカスレンズ群がズームレンズ群より、被写体側にあることから、変倍系による変倍動作に伴って、フォーカス用のレンズ群の光軸方向の位置が異なることはないため、変倍動作と連動させてフォーカス用レンズ群の位置を調整する必要はない。

つぎに、従来例におけるマニュアルフォーカス方式のレンズ操作機構について、図７のブロック図を用いて説明する。但し、既に図４、図５で説明したもの（図４、図５と同一符号のもの）については、ここでは割愛する。
図７において、１０９はカメラ１０１を経由してズームレンズ、フォーカスレンズを操作可能なコントローラである。また、１１０はズーム、フォーカス操作回路であり、これにはズーム操作手段１１２、フォーカス操作手段１１３が接続されていて、その操作量に応じたコントロール信号を生成、出力する。
１１２はズームレンズ群をサーボ駆動するための操作信号を出力するズーム操作手段、１１３はフォーカスレンズ群をサーボ駆動するための操作信号を出力するフォーカス操作手段である。

１１４は連動ギアに接続され、フォーカスレンズ群を駆動するフォーカスモータ、１１６はフォーカスモータドライバで、レンズ制御部１４３からのフォーカス駆動信号を受け、フォーカスモータ１１４を駆動する。
１１７は、フォーカス位置検出手段で、現在のフォーカスレンズ群の位置を検出し、レンズ制御部１４３に伝える。
１２４はフォーカスレンズ群に連動し、回転させることで、フォーカスレンズ群を移動させ、フォーカス調整が可能なフォーカスリング、１４３はズームモータ１１５、フォーカスモータ１１４を制御するレンズ制御部、１４４はカメラの制御をつかさどり、コントローラ１０９が接続された場合、そのフォーカス、ズームのコントロール信号をレンズ制御部１４３に出力する、カメラ制御部である。

フォーカス操作手段１１３を操作すると、その操作信号がズーム、フォーカス操作回路１１０を介し、フォーカスコントロール信号として、レンズ制御部１４３に入力される。同様にズーム操作手段１１２を操作した場合、その操作信号がズーム、フォーカス操作回路１１０を介し、ズームコントロール信号として、レンズ制御部１４３に入力される。このコントロール信号をレンズ制御部１４３にて、モータ駆動可能なズーム駆動信号、フォーカス駆動信号に変換し、それぞれのドライバ回路１０７、１１６に出力する。ドライバ回路１０７、１１６はその駆動信号に応じて、ズームモータ１１５、フォーカスモータ１１４を駆動し、ズームリング１１１、フォーカスリング１２４を回転させ、ズームレンズ群、フォーカスレンズ群を移動する。また、通常、このようなシステムで使用するカメラは、カメラに接続された、コントローラ１０９より、ズーム、フォーカスがコントロール可能である。コントローラ１０９から出力されるコントロール信号は、操作量に応じた信号がカメラ制御部１４４を介し、レンズ制御部１４３に出力される。

以上のように、オートフォーカス（ＡＦ）時のリアフォーカス方式のレンズにおいては、その合焦後のズーム操作時、合焦を維持するために出力するフォーカスコントロール信号は、前述したように、図６の軌跡データに従い、ズーム位置と物体距離により、フォーカスレンズ位置を求め、ズームレンズ群に連動してフォーカスレンズ群１１８を制御することが必要となる。
一方、マニュアルフォーカス時の前玉フォーカスレンズ方式のレンズにおいては、前述したように変倍動作と連動させてフォーカス用レンズ群の位置を調整する必要はないが、カメラ側より、フォーカス操作手段を用いて、フォーカス調整をおこなう場合においては、コントロール信号はそのフォーカス操作手段の操作量に応じたコントロール信号となり、その信号の生成方法が異なってしまうため、カメラ側でフォーカス制御を行う場合、マニュアルフォーカス方式か、オートフォーカス方式かどちらか一方の方式を採用したものしか使用することができないこととなる。

つぎに、従来例におけるマニュアルフォーカス方式とオートフォーカス方式の両方式のレンズを使用可能としたレンズ操作機構について、図８のブロック図を用いて説明する。但し、既に説明したもの（図４〜図７等と同一符号のもの）については、ここでは割愛する。
図８において、２００はレンズの制御を司る、レンズ制御部である。またテレビカメラ１０１には、レンズが接続されている。レンズは、マニュアルフォーカス方式レンズあるいは、オートフォーカス式レンズである。
レンズが接続された場合、カメラ内のカメラ制御部１０５は、レンズ内のレンズ制御部に対し、接続されているレンズがマニュアルフォーカス方式レンズか、オートフォーカス式レンズであるか判別するために、接続レンズ識別信号を出力する。その接続レンズ識別信号をうけて、レンズ側では、マニュアルフォーカス方式レンズか、オートフォーカス式レンズであるかをカメラ制御部１０５に返信する。ただし、カメラ制御部１０５から受けた、接続レンズ識別信号に対し、返信が不可能なレンズもあるため、その場合、カメラ制御部１０５は一定時間に、返信がない場合、接続されたレンズをマニュアルフォーカス方式レンズとし、制御を開始する。

マニュアルフォーカス方式レンズの制御は、前述したマニュアルフォーカス方式を搭載したレンズのフォーカス、ズーム駆動方法によって、説明したので割愛する。オートフォーカス方式レンズの場合、前述したように、そのフォーカスレンズを制御するため、レンズより、合焦後のズーム操作時に合焦を維持するために出力するフォーカスコントロール信号は、図６の軌跡データに従い、ズーム位置と物体距離により、フォーカスレンズ位置を求め、ズームレンズ群に連動してフォーカスレンズ群を制御する必要があるため、ズーム移動量に応じたコントロール信号となる。そのため、カメラ制御部１０５はレンズより図６のような軌跡データを取得するための、軌跡データ取得信号を出力し、レンズ制御部２００が、その軌跡データ取得信号を受け取ると、カメラ制御部１０５にそのレンズ特有の軌跡データを出力する。カメラ制御部１０５は、その軌跡データを受け取ると、軌跡データメモリ１４５に、記憶する。そして、その記憶した軌跡データを用いて、オートフォーカス方式レンズ制御が行われる。制御方法に関しては、前述したので、割愛する。このように、接続されたレンズのフォーカス制御方式を識別し、１台のカメラで両方式のレンズを接続し、制御可能としている。
このような、テレビカメラの場合、オートフォーカス方式レンズを接続したとき、必ず、データ量の大きい軌跡データを、レンズから、電源投入時に取得する必要がある。
特開平６−６２３０５号公報 特開平１−２８０７０９号公報 特開平８−２２０４１４号公報

上記したように、従来におけるテレビ放送や、ビデオ撮影に用いられるカメラシステムにおいては、前玉フォーカス方式、リアフォーカス方式等のレンズ機構におけるフォーカス方式の違い、あるいはマニュアルフォーカス方式、オートフォーカス方式等のレンズ操作機構におけるフォーカス制御方式の違い、等が混在しており、このような方式の異なるレンズを交換レンズ方式で使用する場合、レンズとカメラの組み合わせによっては、このようなフォーカス制御方式の違いから、それらが正常に作動しないという問題が発生する。

例えば、マニュアルフォーカス方式のもとでレンズ側から前玉フォーカスレンズを操作する際のフォーカスコントロール信号と、オートフォーカス方式のもとでカメラ側からリアフォーカスレンズの合焦後におけるズームレンズ操作時のフォーカスコントロール信号とは、それらの信号が異なることから両立することができない。そのため、それぞれ専用のカメラと専用のレンズという組み合わせとするか、レンズのフォーカス制御方法ごとにカメラ側にて、レンズを認識し、コントロール方式を切り換え、両コントロール信号を演算、出力する必要が生じる。また、リアフォーカス方式の交換レンズの場合には、これ以外にも前述したように、その合焦後におけるズーム操作時、合焦を維持する上で必要となるフォーカスコントロール信号を生成するために、カメラ側の制御部がレンズからデータ量の大きい図６で説明した軌跡データを、電源投入時に取得することが必要となる。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、テレビカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置と、テレビレンズまたはビデオレンズ等のレンズ装置とが着脱交換可能な光学装置において、
フォーカス方式の違いやフォーカス制御方式の違いによって、撮像装置側から出力されるフォーカス制御信号を変更する必要がなく、これら方式の異なるレンズ装置を共通の撮像装置と組合せて使用することが可能となる光学装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した光学装置を提供するものである。
すなわち、本発明の光学装置は、フォーカスレンズを有するレンズ装置と、該レンズ装置を着脱自在に装着した撮像装置とを含む光学装置であって、
前記撮像装置は、前記レンズ装置を介して撮影光が入射する撮像素子と、前記撮像素子で得られる映像信号を用いてＡＦ評価値を算出するＡＦ回路と、前記ＡＦ回路からの信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動に関するＡＦ用フォーカスコントロール信号を前記レンズ装置に出力するカメラ制御部とを有し、
前記レンズ装置は、前記フォーカスレンズを含む撮像光学系と、
前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
前記カメラ制御部から出力される前記ＡＦ用フォーカスコントロール信号と、マニュアルによる操作量に応じて生成、出力されたフォーカス操作回路からのＭＦ用フォーカスコントロール信号とを含むフォーカスコントロール信号を出力し、前記フォーカスレンズ駆動手段の駆動の制御を司るレンズ制御部とを有し、
前記レンズ制御部は、前記カメラ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号を用いて、フォーカス方式の種類あるいはフォーカス制御方式の種類を判断し、これらの種類に応じて、前記レンズ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号により前記フォーカスレンズの駆動信号を生成し、該駆動信号を前記フォーカスレンズ駆動手段に出力するに当たり、
少なくとも、
前記カメラ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号がポジション信号である場合は、フォーカス方式の種類およびフォーカス制御方式の種類の少なくとも一方の種類に応じて前記フォーカスレンズの目標位置を表す駆動信号を生成し、
前記カメラ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号がスピード信号である場合は、フォーカス方式の種類およびフォーカス制御方式の種類の少なくとも一方の種類に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を表す駆動信号を生成することを特徴としている。
また、本発明の光学装置は、前記フォーカス方式の種類は、フォーカスレンズがズームレンズ群より被写体側にある前玉フォーカス方式か、フォーカスレンズがズームレンズ群より撮像素子側にあるリアフォーカス方式かであることを特徴としている。
また、本発明の光学装置は、前記フォーカス制御方式の種類は、操作部材を手動操作により制御するマニュアルフォーカス制御方式か、自動でフォーカス調整を行うオートフォーカス制御方式かであることを特徴としている。
また、本発明の光学装置は、前記レンズ制御部で生成される駆動信号は、前記撮像装置のズーム位置情報とフォーカス指令情報とから算出されるフォーカスレンズ移動量としての駆動信号であることを特徴としている。
また、本発明の光学装置は、前記フォーカスレンズ駆動手段は、
前記レンズ制御部から出力される駆動信号に応じてフォーカスモータドライバ部によって駆動され、前記フォーカスレンズを移動するフォーカスモータと、
前記フォーカスレンズの位置を検出し、該検出した情報を前記レンズ制御部に伝達するフォーカス位置検出手段と、
を有することを特徴としている。
また、本発明の光学装置は、前記フォーカスモータが、ステップモータであることを特徴としている。
また、本発明の光学装置は、前記フォーカス位置検出手段が、前記フォーカスレンズの位置の検出を、前記ステップモータの基準点からのステップ数から算出することを特徴としている。

本発明によれば、テレビカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置と、テレビレンズまたはビデオレンズ等のレンズ装置とが着脱交換可能な光学装置において、
フォーカス方式の違いやフォーカス制御方式の違いによって、撮像装置側から出力されるフォーカス制御信号を変更する必要がなく、これら方式の異なるレンズ装置を共通の撮像装置と組合せて使用することが可能となる光学装置を実現することができる。

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

本発明の実施例は、テレビカメラ、ビデオカメラ等の動画撮像装置と、テレビレンズまたはビデオレンズを始めとするレンズ装置で構成された光学装置において、リアフォーカス方式や前玉フォーカス方式のいずれの方式のもの、あるいはマニュアルフォーカス方式やオートフォーカス方式のいずれの方式のものが接続されても、フォーカス制御信号をレンズのフォーカス方式ごとに変更することなく、１台のカメラで共通に使用可能な光学装置を構成したものである。以下に、その具体的構成について、図に基づいて説明する。

図１はリアフォーカス方式のレンズ機構が接続される場合における操作機構を説明するためのブロック図であり、図２は前玉フォーカス方式のレンズ機構が接続される場合における操作機構を説明するためのブロック図である。
図１及び図２において、１０１はビデオカメラ、またはテレビカメラ等のカメラ、１０２はＣＣＤ等の撮像素子、１０３はカメラ処理回路であり、撮像素子１０２で得られる映像信号から、水平同期信号及び、垂直同期信号を検出し、基準信号を作成し、１０４のＡＦ回路に出力する。ＡＦ回路１０４では、得られた基準信号を用いて、合焦、非合焦の判別を判定している。これらの結果はカメラ制御部１０５に取り込まれる。

１０５はカメラ制御部であり、カメラ内部に構成され、ＡＦ回路１０４とともにＡＦの制御を行い、また、フォーカスのコントロール信号を生成、出力や、コントローラ１０９から入力されたズーム、フォーカスの送信号を元にＡＦ用コントロール信号をレンズへ出力する。
また、１０６はズーム位置検出手段であり、ズームリング１１１にかみ合ったギアに連結され、ズームレンズの位置を検出する。１０７はズームモータドライバで、ズーム駆動信号によりズームモータ１１５を駆動する。１０８はレンズ内部にあるレンズ全体の制御を司るレンズ制御部であり、ズーム、フォーカス操作回路１１０や、コントローラ１０９からのＭＦ用コントロール信号を用い、ズームレンズ、フォーカスレンズの駆動信号を生成する。また、このレンズ制御部１０８はカメラ制御部から出力されたフォーカスコントロール信号を用い、前玉フォーカス方式、リアフォーカス方式等のフォーカス方式の違い、あるいはマニュアルフォーカス方式、オートフォーカス方式等のフォーカス制御方式の違いに応じて、フォーカスレンズ群１１８を駆動する駆動信号を生成する。

１０９はカメラ１０１を経由してズームレンズ、フォーカスレンズを操作可能なコントローラである。１１０は、ズーム操作手段１１２、フォーカス操作手段１１３が接続され、その操作量に応じたコントロール信号を生成、出力するズーム、フォーカス操作回路、１１１はズームリングである。ズームリング１１１は回転に応じて、ズームレンズ群１３２を、固定鏡筒に加工が施された、カム溝に沿って移動させ、変倍可能となっている。
１１２はズームレンズ群をサーボ駆動するための操作信号を出力するズーム操作手段、１１３はフォーカスレンズ群１１８をサーボ駆動するための操作信号を出力するフォーカス操作手段である。
１１４は連動ギアに接続され、フォーカスレンズ群１１８を駆動するフォーカスモータ、１１５はギアを介し、ズームリング１１１を回転させ、ズームレンズを駆動するズームモータ、１１６はフォーカスモータドライバで、レンズ制御部１０８からのフォーカス駆動信号を受け、フォーカスモータ１１４を駆動する。

１１７は、フォーカス位置検出手段で、現在のフォーカスレンズ群１１８の位置を検出し、レンズ制御部１０８に伝える。１１８はフォーカスレンズ群、１１９，１２０はフォーカスレンズ群１１８の移動枠１２２の案内棒である。１２１はフォーカスモータであり、例えばステップモータより成っている。
１２２は移動枠であり、フォーカスレンズ群１１８に固定され、かつメネジ部が施され、オネジ部と噛み合っている。１２３はフォーカスモータ１２１の出力軸であり、その一部にはフォーカスレンズ群１１８を移動させる為のオネジ部が施されている。フォーカスモータ１２１が駆動すると、出力軸１２３が回転し、そのネジが回転することで、移動枠１２２が光軸方向に移動し、フォーカスレンズ群１１８を駆動する。１２４は前玉フォーカスレンズ群に連動し、回転させることで、前玉フォーカスレンズ群を移動させ、フォーカス調整が可能なフォーカスリング、１２５はフォーカスモータドライバで、ステップモータであるフォーカスモータ１２１を駆動する。

以下に、本実施例におけるリアフォーカス方式と前玉フォーカス方式のいずれの方式でも共通に使用可能なカメラシステムについて、図３のフローチャートを用いて説明する。
本実施例では、カメラ１０１内部のカメラ制御部１０５より出力されるフォーカスコントロール信号はフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動信号そのものとしフォーカス位置を示す、位置信号あるいはフォーカスの駆動方向と駆動スピードを定める速度信号とする。

次に、レンズ側での処理をフローチャートにて説明する。
ｓｔｅｐ１０１にて、レンズ制御部１０８はカメラ制御部より、フォーカスコントロール信号を取得する。そして、ｓｔｅｐ１０２にて、このレンズがリアフォーカス方式レンズか、前玉フォーカス方式レンズかを判別する。リアフォーカス方式レンズの場合ｓｔｅｐ１０３に進み、前玉フォーカス方式レンズの場合は、ｓｔｅｐ１０４へ進む。リアフォーカス方式レンズの場合、現在のモードが、オートフォーカス（ＡＦ）モード状態か、マニュアルフォーカスモード状態か判別する（ｓｔｅｐ１０３）。ＡＦモードの場合、ｓｔｅｐ１０５に進み、ズーム位置検出手段１０６にて、現在、ズームレンズが駆動中かどうか判断する。ｓｔｅｐ１０５で、ズームレンズが駆動していないと判断された場合、ｓｔｅｐ１０６へ進み、ＡＦ処理をおこなう。ＡＦ処理に関しては以下、説明する。ＡＦモードでない場合、ｓｔｅｐ１１１に進む。

従来例でも記載したが、ＡＦ処理では、カメラ１０１及びレンズにおいて、以下のような制御が行われる。
被写体を撮影しているとき、レンズを通った光がＣＣＤ１０２の撮像面上に結像し、ＣＣＤ１０２にて映像信号に変換し、出力される。カメラ処理回路１０３では、ＣＣＤ１０２から入力された映像信号をフィルタ等により処理し、映像信号から、水平同期信号及び、垂直同期信号を検出し、基準信号を作成する。ＡＦ回路１０４では、撮影画面の中央に設定された焦点検出エリア内において、ＡＦ評価値として、基準信号から鮮鋭度を算出する。ここで焦点検出エリアが撮影画面の中央に設定されていれば、被写体は常に撮影エリアの中央において合焦されることになる。そしてフォーカスモータ１２１の駆動ステップ数のカウント数により、フォーカスレンズ群１１８の位置を検出し、カメラ制御部１０５では、ＡＦ回路１０４で算出された鮮鋭度およびフォーカス位置を元に、鮮鋭度が最大となるようなフォーカスレンズ群１１８の目標位置を算出し、レンズ制御部１０８にフォーカスコントロール信号を入力する。そして、レンズ制御部１０８からのフォーカス駆動信号により、フォーカスモータドライバ１２５が、フォーカスモータ１２１を駆動し、フォーカスレンズ群１１８を駆動することで、フォーカスレンズ群１１８の制御を行い、被写体への合焦処理を行う。

ｓｔｅｐ１０５では、ズーム駆動中であるとき、また、ｓｔｅｐ１０３にて、ＡＦモードでない、マニュアルフォーカス状態で、且つ、ｓｔｅｐ１１１で、ズーム駆動中であると判断されたとき、ズーム駆動中、現在のフォーカス状態を維持するため、ズーム位置とフォーカス位置から求められる図６の軌跡データ上を移動するフォーカス制御を行うため、フォーカスレンズ群１１８の制御を優先し、カメラ１０１からのフォーカスコントロールは行わず、次のｓｔｅｐ１０７に進む。
ｓｔｅｐ１０７では、レンズ制御部１０８でズーム位置検出手段１０６より、現在のズームレンズ位置を取得しｓｔｅｐ１０８に進む。ｓｔｅｐ１０８ではフォーカスモータ１２１の駆動ステップ数により、フォーカス位置を算出する。このフォーカス位置の算出方法は、電源投入時のフォーカス位置の原点（基準点）出しを行い、その基準点からのステップ数を常にカウントしておき、フォーカス位置検出時のステップ数から、フォーカス位置を算出する。また、フォーカスモータが通常のＤＣモータで、フォーカス位置検出手段を構成した場合、ズームレンズ同様に位置検出手段の出力により、フォーカスレンズ群１１８の位置を取得する。そして、検出したズーム位置とフォーカスレンズ群の位置を、レンズ内に記憶する。

次のｓｔｅｐ１０９では、図６の軌跡データ上を移動するフォーカス制御を行うため、図６に代表される軌跡データを用いて、軌跡データの一点を算出し（合焦時は、フォーカス合焦維持可能な一点である）、その軌跡データ上をズームレンズ移動量（操作量）に応じて、移動するズームレンズ群の位置から求められる軌跡上を移動するフォーカスレンズ群１１８の移動量を算出する。そして、その移動に必要なフォーカス駆動信号をレンズ制御部１０８より出力し（ｓｔｅｐ１１０）、フォーカスモータ１２１をフォーカスモータドライバ１２５により駆動する（ｓｔｅｐ１２０）。

また、ｓｔｅｐ１１１にて、ズーム駆動中でないとき、ｓｔｅｐ１１２に進み、カメラ制御部１０５からのフォーカスコントロール信号が、ポジション信号か、スピード信号かを確認する。ポジション信号の場合、フォーカスモータ１２１の駆動ステップ数により、フォーカス位置を算出する（ｓｔｅｐ１１３）。そして、フォーカスコントロール信号と、算出したフォーカス位置より、レンズ制御部１０８にて、フォーカス駆動信号を生成する（ｓｔｅｐ１１４）。この場合、ポジションサーボとなるので、フォーカスコントロール信号が示す位置とフォーカスモータ１２１より算出したフォーカス位置が等しいと判断したとき、フォーカスモータ１２１を停止させる。

ｓｔｅｐ１１２に戻り、スピード信号によるスピードサーボと判断したときは、フォーカスコントロール信号をスピードサーボ信号として、フォーカス駆動信号を生成する（ｓｔｅｐ１１５）。そして、フォーカスモータ１２１をフォーカスモータドライバ１２５により駆動する（ｓｔｅｐ１２０）。
ｓｔｅｐ１０２に戻り、カメラ１０１に接続されたレンズがリアフォーカス方式レンズでなく、前玉フォーカス方式レンズの場合（この場合、図２あたる）、ｓｔｅｐ１０４へ進み、リアフォーカス方式レンズであった場合と同様、フォーカスコントロール信号が、ポジション信号か、スピード信号かを確認する。ポジション信号の場合、図２のフォーカスモータ１１４に連動するフォーカス位置検出手段１１７の出力より、フォーカス位置を取得する（ｓｔｅｐ１１６）。そして、フォーカスコントロール信号と、取得したフォーカス位置より、レンズ制御部１０８にて、フォーカス駆動信号を生成する（ｓｔｅｐ１１８）。この場合、ポジションサーボとなるので、フォーカスコントロール信号が示す位置とフォーカス位置検出手段１１７より検出したフォーカス位置が等しいと判断したとき、フォーカスモータ１１４を停止させる。ｓｔｅｐ１０４にて、スピード信号によるスピードサーボと判断したときは、フォーカスコントロール信号をスピードサーボ信号として、フォーカス駆動信号を生成する（ｓｔｅｐ１１７）。そして、フォーカスモータ１１４をフォーカスモータドライバ１１６により駆動する（ｓｔｅｐ１２０）。

このように、カメラ側から出力されるフォーカスコントロール信号を、前玉フォーカス方式レンズ、リアフォーカス方式レンズの違いや、そのフォーカス制御方法の違いにより、わざわざ変更することなく、レンズ側にて、その前玉フォーカス方式レンズ、リアフォーカス方式レンズかを判断し、そのフォーカス方式に合わせた制御をレンズ側にて、おこなうことで、カメラ側へ、大きな軌跡データ送信の必要もなく、また、フォーカス制御信号をレンズのフォーカス方式ごとに変更することなく、１台のカメラにて、前玉フォーカス方式レンズ（マニュアルフォーカス）、リアフォーカス方式レンズ（ＡＦ）の接続使用が可能となる。

本発明の実施例におけるリアフォーカス方式のレンズ機構が接続された場合における操作機構を説明するためのブロック図。 本発明の実施例における前玉フォーカス方式のレンズ機構が接続された場合における操作機構を説明するためのブロック図。 本発明の実施例におけるリアフォーカス方式と前玉フォーカス方式のいずれの方式でも共通に使用可能なカメラシステムを説明するためのフローチャート。 従来例におけるリアフォーカス方式を用いたズームレンズ鏡筒の断面図。 従来例におけるリアフォーカス方式のレンズ操作機構を説明するためのブロック図。 ズームレンズ群１３２とフォーカスレンズ群１１８の光軸上の位置関係を複数の物体距離に応じて示した軌跡データ。 従来例における前玉フォーカス方式のレンズ操作機構を説明するためのブロック図。 従来例におけるマニュアルフォーカス方式とオートフォーカス方式の両方式のレンズを使用可能としたレンズ操作機構を説明するためのブロック図。

符号の説明

１０１：ビデオカメラ、またはテレビカメラ
１０２：ＣＣＤ等の撮像素子
１０３：カメラ処理回路
１０４：ＡＦ回路
１０５、１４４：カメラ制御部
１０６：ズーム位置検出手段
１０７：ズームモータドライバ
１０８、１３９、１４３、２００：レンズ制御部
１０９：コントローラ
１１０：ズーム、フォーカス操作回路
１１１：ズームリング
１１２、１４２：ズーム操作手段
１１３：フォーカス操作手段
１１４、１２１：フォーカスモータ
１１５：ズームモータ
１１６、１２５：フォーカスモータドライバ
１１７：フォーカス位置検出手段
１１８：フォーカスレンズ群
１１９、１２０：案内棒
１２２：移動枠
１２３：出力軸
１２４：フォーカスリング
１３１：前玉レンズ群
１３２：ズームレンズ群
１３３、１３４：連動ギア
１３５：絞りユニット
１３６：固定レンズ群
１３７：固定鏡筒
１３８：絞り位置検出手段
１４０：ＣＰＵ
１４１：ズーム操作回路
１４５：軌跡データメモリ

Claims (7)

1. フォーカスレンズを有するレンズ装置と、該レンズ装置を着脱自在に装着した撮像装置とを含む光学装置であって、
   前記撮像装置は、前記レンズ装置を介して撮影光が入射する撮像素子と、前記撮像素子で得られる映像信号を用いてＡＦ評価値を算出するＡＦ回路と、前記ＡＦ回路からの信号に基づいて前記フォーカスレンズの駆動に関するＡＦ用フォーカスコントロール信号を前記レンズ装置に出力するカメラ制御部とを有し、
   前記レンズ装置は、前記フォーカスレンズを含む撮像光学系と、
   前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
   前記カメラ制御部から出力される前記ＡＦ用フォーカスコントロール信号と、マニュアルによる操作量に応じて生成、出力されたフォーカス操作回路からのＭＦ用フォーカスコントロール信号とを含むフォーカスコントロール信号を出力し、前記フォーカスレンズ駆動手段の駆動の制御を司るレンズ制御部とを有し、
   前記レンズ制御部は、前記カメラ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号を用いて、フォーカス方式の種類あるいはフォーカス制御方式の種類を判断し、これらの種類に応じて、前記レンズ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号により前記フォーカスレンズの駆動信号を生成し、該駆動信号を前記フォーカスレンズ駆動手段に出力するに当たり、
   少なくとも、
   前記カメラ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号がポジション信号である場合は、フォーカス方式の種類およびフォーカス制御方式の種類の少なくとも一方の種類に応じて前記フォーカスレンズの目標位置を表す駆動信号を生成し、
   前記カメラ制御部から出力される前記フォーカスコントロール信号がスピード信号である場合は、フォーカス方式の種類およびフォーカス制御方式の種類の少なくとも一方の種類に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を表す駆動信号を生成することを特徴とする光学装置。
2. 前記フォーカス方式の種類は、フォーカスレンズがズームレンズ群より被写体側にある前玉フォーカス方式か、フォーカスレンズがズームレンズ群より撮像素子側にあるリアフォーカス方式かであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記フォーカス制御方式の種類は、操作部材を手動操作により制御するマニュアルフォーカス制御方式か、自動でフォーカス調整を行うオートフォーカス制御方式かであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
4. 前記レンズ制御部で生成される駆動信号は、前記撮像装置のズーム位置情報とフォーカス指令情報とから算出されるフォーカスレンズ移動量としての駆動信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記フォーカスレンズ駆動手段は、
   前記レンズ制御部から出力される駆動信号に応じてフォーカスモータドライバ部によって駆動され、前記フォーカスレンズを移動するフォーカスモータと、
   前記フォーカスレンズの位置を検出し、該検出した情報を前記レンズ制御部に伝達するフォーカス位置検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記フォーカスモータが、ステップモータであることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
7. 前記フォーカス位置検出手段は、前記フォーカスレンズの位置の検出を、前記ステップモータの基準点からのステップ数から算出することを特徴とする請求項６に記載の光学装置。

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