JP5537186B2 - アタッチメントレンズ装置及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、マスターレンズとカメラ本体との間に挿入するアタッチメントレンズ装置及びそれを備えた撮像装置に関するものである。

従来より、マスターレンズとなる各種交換レンズとカメラ本体との間に装着可能なアタッチメントレンズ装置であって、アタッチメントレンズ装置内のレンズ群を移動させてフォーカシングをおこなうフォーカシングレンズ群を有するアタッチメントレンズ装置が知られている。

例えば、特許文献１には、アタッチメントレンズ装置中に光軸方向に移動するレンズを配置し、マスターレンズとアタッチメントレンズ装置との合成光学系のフォーカシングをアタッチメントレンズ内のレンズ移動により行う装置が開示されている。

また、特許文献２には、マスターレンズとアタッチメントレンズ装置の双方にてフォーカシングを行い、フォーカシング可能領域を広げた装置が開示されている。

さらに、特許文献３には、マスターレンズ中のフォーカシングレンズ群によるフォーカシングが不十分な場合、アタッチメントレンズ装置内のフォーカシングレンズ群を移動させてフォーカシングを行うためのアタッチメントレンズ装置が開示されている。

特開昭５８−４３４１５号公報 特開平８−２８６１０９号公報 特開平１−２８４８１１号公報

近年、動画又は静止画を撮影するカメラでは、そのカメラに用いる各種交換レンズ中のフォーカシングレンズ群を光軸方向に移動させ、コントラストが最も高くなるピントのピークを検出するコントラスト方式のフォーカシング方式が用いられることが多い。

コントラスト方式にてフォーカシング動作を行う交換レンズのうち、フォーカシングの速度及び／又は精度を高めるため、フォーカシングレンズ群を微小に光軸方向に振動（ウォブリング）させ、コントラストの変化に基づきフォーカシングレンズ群を移動させてフォーカシングを行うことで速度及び／又は精度を高める技術が知られている。

上述のウォブリング機能を持たない交換レンズの場合、フォーカシングレンズ群の移動範囲が大きくなってしまい、フォーカシング駆動時の非合焦時間が長くなるため、シャッターチャンスを逃してしまう。

特許文献１〜３に開示されるアタッチメントレンズ装置には、ウォブリングについての記載は見当たらず、ウォブリング機能を持たない交換レンズを装着してコントラストの読み取りによりフォーカシングを行ってもフォーカシング動作の高速化としては十分でない。

本発明は、上述の課題に鑑み、ウォブリング機能を持たないマスターレンズとカメラ本体との間に挿入して使用することにより、フォーカシング動作速度が向上するアタッチメントレンズ装置の提供を目的とするものである。さらに、アタッチメントレンズ装置を用いた撮像装置の提供を目的とするものである。

アタッチメントレンズ装置は、フォーカシングのために光軸方向に移動するフォーカシングレンズ群を有するマスターレンズと撮像素子を有するカメラ本体との間に装着可能なアタッチメントレンズ装置であって、前記アタッチメントレンズ装置は、前記マスターレンズと前記カメラ本体とに電気的に接続可能な電気接点と、前記フォーカシングレンズ群を移動させる方向を検出するために光軸方向に往復移動するウォブリング動作を行うウォブリングレンズ群と、前記ウォブリングレンズ群を駆動するウォブリング駆動部と、を有することが好ましい。

このような構成をとることで、前記アタッチメントレンズ装置内の前記ウォブリングレンズ群の往復移動によりカメラ本体内の撮像素子上の像のコントラストが変化し、そのコントラスト状態を検知することで、コントラストのピークに近づけるためのフォーカシングレンズ群の移動方向や移動量が計算可能となる。

また、カメラ本体からマスターレンズのフォーカシングレンズ群に信号を送りすばやくフォーカシングを行うことが可能となる。

さらに、ウォブリング機能を持たないマスターレンズであっても前記アタッチメントレンズ装置を介してカメラ本体に装着することで、フォーカシング速度の向上、動画撮影時のフォーカシングの追従性の向上が可能となる。

マスターレンズとアタッチメントレンズ装置の合成系のＦナンバーは明るさ絞りの開口面積の変更や焦点距離の変更、マスターレンズの交換により生じる。マスターレンズのＦナンバーによりウォブリング動作時の像位置の振幅に対するぼけ量が変化するので、ウォブリングレンズ群の光軸方向での移動範囲をマスターレンズのＦナンバーに応じて変更することが好ましい。なお、往復移動可能なウォブリングレンズ群の振幅の上限は設計上の仕様として予め定めておいて構わない。

上述の発明において、更に、以下の構成のいずれか１つ更には複数を同時に満足することがより好ましい。

また、前記アタッチメントレンズ装置は、前記ウォブリングレンズ群の光軸方向への往復移動する範囲が以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
Ｄｗｏｂ／（Ｆｎｏ×βｗ×ε）＞０．３ ・・・（１）
ただし、
Ｄｗｏｂは、前記ウォブリングレンズ群の光軸方向での移動範囲の半分、
Ｆｎｏは、前記ウォブリング動作時における前記マスターレンズと前記アタッチメントレンズ装置の合成系のＦナンバー、
βｗは、前記ウォブリングレンズ群が往復移動する移動範囲の中間に位置し、前記アタッチメントレンズ装置を前記カメラ本体に装着した際の前記アタッチメントレンズ装置の倍率、
εは、許容錯乱円の半径であり、前記撮像素子の有効撮像領域の対角長をＬとしたとき、ε＝０．０００５Lと定義する
である。

条件式（１）の下限を下回らないようにウォブリングレンズ群を往復移動させることで、像のコントラストの変化を検知しやすくなる。それにより、フォーカシングの精度や動作速度を高めることができる。

さらには、下限値を０．５とするとより好ましい。

また、前記アタッチメントレンズ装置は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．３＜Ｄｗｏｂ／（Ｆｎｏ×βｗ×ε）＜３．０ ・・・（２）

条件式（２）の上限を上回らないようにしてウォブリングレンズ群の往復移動量を制限することで、リアコンバージョンレンズ装置の小型化に有利となり、マスターレンズとして使用できる各種交換レンズに対応可能となる。また、ウォブリング動作時の光学性能の変化も目立ちにくくなり好ましい。

また、上限値を２．５、さらには２．０とすることがより好ましい。

また、前記アタッチメントレンズ装置は、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．９５＜βｗ＜１．３ ・・・（３）
ただし、
βｗは、ウォブリングレンズ群が往復移動する移動範囲の中間に位置し、前記アタッチメントレンズ装置を前記カメラ本体に装着した際の前記アタッチメントレンズ装置の倍率
である。

条件式（３）の下限を下回らないようにすることで、アタッチメントレンズ装置を大型化させることなくマスターレンズにおける有効光束のケラレを低減でき、アタッチメントレンズ装置に対応するマスターレンズの種類を確保できる。なお、ケラレによる周辺光量の低下は電気的に補正できるが、補正の程度を少なくした方が画質の確保につながり好ましい。

また、条件式（３）の上限を上回らないようにすることで、マスターレンズの焦点距離に対する合成光学系の焦点距離の変化が少なく、広角側の画角が維持できるため好ましい。

また、下限値を０．９８、さらには１．０とすることがより好ましい。また、上限値を１．１とすることがより好ましい。

また、前記アタッチメントレンズ装置は、前記ウォブリングレンズ群の物体側に配置されたウォブリング時固定の物体側レンズ群と、前記ウォブリングレンズ群の像側に配置されたウォブリング時固定の像側レンズ群と、をさらに有することが好ましい。

ウォブリングレンズ群は往復移動するレンズ群であるため、使用者の指などの外側からの力を受けるとウォブリングのための駆動機構を傷めやすくなる。そのため、アタッチメントレンズ装置を上述の構成とすることでウォブリングレンズ群を外からの力から保護でき好ましい。

また、前記ウォブリングレンズ群は正の屈折力を持ち、前記屈折力は前記物体側レンズ群と前記像側レンズ群のそれぞれの屈折力の絶対値よりも大きいことが好ましい。

ウォブリングレンズ群の移動量を抑えつつウォブリング動作時のコントラストの変化を付けやすくなる。

また、前記物体側レンズ群と前記像側レンズ群は共に負の屈折力を持つことが好ましい。

物体側レンズ群と像側レンズ群が共に負の屈折力を持つことで、収差変動の低減に有利となる。

また、前記アタッチメントレンズ装置は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
−０．９＜φｗ／（φＯ＋φＩ）＜−０．７ ・・・（４）
ただし、
φｗは、前記ウォブリングレンズ群の屈折力、
φＯは、前記物体側レンズ群の屈折力、
φＩは、前記像側レンズ群の屈折力
である。

屈折力は焦点距離の逆数を意味する。条件式（４）の下限を下回らず、且つ、上限を上回らないようにすることで、アタッチメントレンズ群の倍率を等倍近くにしやすくなる。

また、前記アタッチメントレンズ装置は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．５＜φＯ／φＩ＜２．０ ・・・（５）

条件式（５）の下限を下回らず、且つ、上限を上回らないようにすることで、アタッチメントレンズ群内の光学系の対称性が良好となり、諸収差の補正に有利となる。

さらには、下限値を０．７、及び／または、上限値を１．５とすることがより好ましい。

また、前記ウォブリングレンズ群は、物体側に凸面を向けた物体側面と像側に凸面を向けた像側面を持ち、以下の条件式（６）を満足する両凸形状のレンズであることが好ましい。
−０．８＜（ＲｗＯ＋ＲｗＩ）／（ＲｗＯ−ＲｗＩ）＜−０．１
・・・（６）
ただし、
ＲｗＯは、前記ウォブリングレンズ群の物体側面の曲率半径、
ＲｗＩは、前記ウォブリングレンズ群の像側面の曲率半径
である。

ウォブリングレンズ群を両凸形状とすることで、ウォブリングレンズ群に必要な正屈折力を確保しつつ収差補正を行いやすくなる。

また、条件式（６）の下限を下回らないようにすることで、像面湾曲の変動を抑えやすくなる。さらに、条件式（６）の上限を上回らないようにすることで、像側レンズ群の負屈折力を確保しつつ収差変動を抑えやすくなる。

さらには、下限を−０．６、上限を−０．３とするとより好ましい

また、前記ウォブリングレンズ群は、両凸形状の単レンズであることが好ましい。

ウォブリング動作時に駆動させるレンズ群を軽く構成できるので省電力、高速化、制御の高精度化に有利となる。

また、前記ウォブリングレンズ群は、物体側に凸面を向けた物体側面を持ち、前記物体側レンズ群は、ウォブリングレンズ群に対向する凹面を有し、以下の条件式（７）及び（８）を満足することが好ましい。
０．５＜ＲＯＩ／ＲｗＯ＜２．０ ・・・（７）
０．５＜ＲｗＩ／ＲＩＯ＜２．９ ・・・（８）
ただし、
ＲｗＯは、前記ウォブリングレンズ群の物体側面の曲率半径、
ＲＯＩは、前記物体側レンズの前記ウォブリングレンズ群に対向する凹面の曲率半径、
ＲｗＩは、前記ウォブリングレンズ群の像側面の曲率半径
ＲＩＯは、前記像側レンズ群の前記ウォブリングレンズ群に対向する面の曲率半径、
である。

条件式（７）及び（８）を満足することで、ウォブリングレンズ群の物体側面の凸面とそれに対向する凹面の形状が近くなり、ウォブリングレンズ群の像側面とそれに対向する面の形状が近くなる。それにより、アタッチメントレンズ装置のサイズを小さくしつつウォブリングレンズ群の移動範囲の確保に有利となる。加えて、ウォブリング動作時の倍率や収差の変動を低減しやすくなる。

また、条件式（７）及び（８）の一方または両方の下限値を０．６とすることが好ましい。さらに、条件式（７）及び（８）の一方または両方の上限値を１．９、さらには１．３とすることが好ましい。

また、前記物体側レンズ群は、正レンズと像側に凹の負レンズからなり、前記像側レンズ群は、物体側に凹のレンズと前記物体側に凹のレンズとは屈折力の符号が異なる像側レンズからなり、一方が正レンズ、他方が負レンズであり、以下の条件式（９）及び（１０）を満足することが好ましい。
−２５＜νＯｐ−νＯｎ＜−１５ ・・・（９）
1０＜ νＩｐ−νＩｎ＜２５ ・・・（１０）
ただし、
νＯｐは、物体側レンズ群中の正レンズのアッベ数、
νＯｎは、物体側レンズ群中の負レンズのアッベ数、
νＩｐは、像側レンズ群中の正レンズのアッベ数、
νＩｎは、像側レンズ群中の負レンズのアッベ数
である。

物体側レンズ群と像側レンズ群のそれぞれが正レンズと負レンズからなる構成となり、諸収差の補正に有利となる。特に、物体側レンズ群と像側レンズ群のそれぞれが条件式（９）及び（１０）を満足することで、色収差の補正に有利となる。

条件式（９）及び（１０）とも差の絶対値が小さくなると色収差補正機能が低減し、差の絶対値が大きくなると材料コストが高くなる。

また、以下のような撮像装置として構成することも可能である。

撮像装置は、フォーカシングのために光軸方向に移動するフォーカシングレンズ群を有するマスターレンズと、撮像素子を有するカメラ本体と、前記アタッチメントレンズ装置と、を有する。

また、前記マスターレンズ、前記カメラ本体及び前記アタッチメントレンズ装置は、それぞれが電気的に接続可能な電気接点を有し、前記カメラ本体は、前記ウォブリングレンズ群の往復移動により生じるコントラストの変化に基づき前記マスターレンズ中の前記フォーカシングレンズ群を移動させる信号を発生させるフォーカスレンズ群駆動信号発生部を有するが好ましい。

また、以下のような撮像システムとして構成することも可能である。

撮像システムは、撮像面を有し、その撮像面上のコントラストを検出してフォーカシングを行うオートフォーカス機構を有するレンズ交換可能なカメラ本体と、電動にて作動するフォーカスレンズ群を有し、前記カメラ本体と電気的に接続可能であり、前記カメラ本体のフランジバックよりも長いフランジバックを有するマスターレンズと、前記マスターレンズと前記カメラ本体との間に装着し、前記マスターレンズと前記カメラ本体とをそれぞれに機械的、電気的に接続可能とし、1以上のレンズを内蔵するアタッチメントレンズ装置と、を有し、前記マスターレンズ、前記カメラ本体及び前記アタッチメントレンズ装置のそれぞれが相互に通信可能な撮像システムであって、前記アタッチメントレンズ装置は、前記アタッチメントレンズ装置内の全部、または一部のレンズを光軸方向に移動可能なウォブリングレンズ群を有し、前記マスターレンズと前記アタッチメントレンズ装置が前記カメラ本体に装着され、前記撮像面上でのコントラスト評価値の低い状態では、前記撮像面におけるコントラストを検出しながら、前記マスターレンズ中の前記フォーカスレンズ群を一定方向に移動させ、コントラスト評価値の一番高い位置と前記撮像面位置がほぼ一致するような位置に前記マスターレンズの前記フォーカスレンズ群を停止させ、合焦位置付近では前記アタッチメントレンズ装置中の前記ウォブリングレンズ群を光軸方向に往復移動させて往復移動の両端付近のコントラストを検出し、両端のコントラスト評価値がほぼ一定となるように、前記マスターレンズの前記フォーカスレンズ群を移動させて合焦状態を維持するＡＦ制御機構を有することが好ましい。

また、撮像システムは、撮像面を有し、その撮像面上のコントラストを検出してフォーカシングを行うオートフォーカス機構を有するレンズ交換可能なカメラ本体と、電動にて作動するフォーカスレンズ群を有し前記カメラ本体と電気的に接続可能であり、前記カメラ本体のフランジバックよりも長いフランジバックを有するマスターレンズと、前記マスターレンズと前記カメラ本体との間に装着し、前記マスターレンズと前記カメラ本体とをそれぞれに機械的、電気的に接続可能とし、1以上のレンズを内蔵するアタッチメントレンズ装置と、を有し、前記マスターレンズ、前記カメラ本体、前記アタッチメントレンズ装置のそれぞれが通信可能な撮像システムであって、前記アタッチメントレンズ装置は、前記アタッチメントレンズ装置内の全部、または一部のレンズを光軸方向に移動可能なウォブリングレンズ群を有し、前記マスターレンズと前記アタッチメントレンズ装置が前記カメラ本体に装着され、前記撮像面上でのコントラスト評価値の低い状態では、前記撮像面におけるコントラストを検出しながら、前記マスターレンズ中の前記フォーカスレンズ群を一定方向に移動させ、コントラスト評価値が所定のレベルを越えたならば、前記フォーカスレンズ群を停止させ、前記フォーカスレンズ群を停止させた状態で前記アタッチメントレンズ装置中の前記ウォブリングレンズ群を光軸方向に往復移動させて往復移動の両端付近のコントラスト評価値がほぼ一定となるように、前記マスターレンズの前記フォーカスレンズ群を移動させて合焦状態へ到達するＡＦ制御機構を有することが好ましい。

また、前記カメラ本体は、歪曲収差補正を画像補正で補助する画像処理部をさらに有することが好ましい。

また、前記カメラ本体は、コントラスト検出を行った画像を表示する表示部と、コントラスト検出を行った画像を記録する記録部と、をさらに有することが好ましい。

また、前記カメラ本体は、前記ウォブリングレンズ群を光軸方向に往復移動させてコントラスト検出を行う際の画像を取り込む画像取り込み部と、その取り込んだ画像に対して、歪曲収差の電気補正を前記ウォブリングレンズ群の移動と取り込みの状態に合わせて行う画像補正部と、前記画像補正後の画像を用いて表示する表示部と、前記画像補正後の画像を記録する記録部と、を有することが好ましい。

また、前記マスターレンズのイメージサークルと、前記カメラ本体のイメージサークルは略同一であることが好ましい。

また、コントラスト評価時の前記マスターレンズの実絞り値によって、前記ウォブリングレンズ群は移動速度と移動量の少なくともいずれかが変化することが好ましい。

また、前記マスターレンズ群と前記カメラ本体は直接通信せず、前記アタッチメントレンズ装置とを介して前記マスターレンズ群と前記カメラ本体と前記アタッチメントレンズ装置とが一体的に制御されることが好ましい。

また、前記マスターレンズ、前記アタッチメントレンズ装置又は前記カメラ本体のいずれかは、前記マスターレンズと前記ウォブリングレンズ装置が接続された状態のパラメータが記録されたパラメータ記録部を有し、前記カメラ本体はフォーカシング動作時には前記パラメータを使用することが好ましい。

以上のように、本発明によれば、ウォブリング機能を持たないマスターレンズとカメラ本体との間に挿入して使用することにより、フォーカシング動作速度が向上するアタッチメントレンズ装置、それを用いた撮像装置及び撮像システムを提供することができる。

本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例１のレンズ断面図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例２の図１と同様の図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例３の図１と同様の図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例４の図１と同様の図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例５の図１と同様の図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例６の図１と同様の図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例７の図１と同様の図である。 本発明にかかるアタッチメントレンズ装置の実施例８の図１と同様の図である。 実施例１の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例２の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例３の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例４の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例５の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例６の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例７の無限遠物点合焦時の収差図である。 実施例８の無限遠物点合焦時の収差図である。 マスターレンズのレンズ断面図である。 マスターレンズに実施例１のアタッチメントレンズ装置を適用した例のレンズ断面図である。 マスターレンズの無限遠物点合焦時の収差図である。 マスターレンズに実施例１のアタッチメントレンズ装置を適用した例の無限遠物点合焦時の収差図である。 撮像装置及び撮像システムのブロック構成図である。 撮影シーケンスの動作を示すフローチャートである。 イメージャＡＦ動作時のフォーカスレンズの動作を説明ためのＡＦ評価値とフォーカスレンズのレンズ位置との関係を示す図である。 イメージャＡＦ動作を示すフローチャートである。 ウォブリングレンズ群動作に対するＡＦ評価値を示す図である。 ウォブリングレンズ動作のタイミングチャートである。 ＡＣＰＵの動作を示すフローチャートである。 イメージャＡＦ動作のピーク判定動作に関するタイミングチャートである。 ＬＣＰＵの動作を示すフローチャートである。

以下、本実施形態のアタッチメントレンズ装置の実施例１〜実施例８について説明する。実施例１〜実施例８のレンズ断面図をそれぞれ図１〜図８に示す。

各図中、入射瞳はＥ、物体側レンズ群はＧｏ、ウォブリングレンズ群はＧｗ、像側レンズ群はＧｉ、超音波フィルタはＳＦ、ＩＲカットフィルタはＩＲＦ、平行板はＰ、光学的ローパスフィルターはＬＰＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、平行板Ｐは、画像ピッチに応じて変化するＬＰＦの厚みの変化を補うために用いられる。

すべての実施例でウォブリングレンズ群Ｇｗは正レンズ１枚からなる第３レンズＬ３である。

実施例１のアタッチメントレンズ装置は、図１に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、両凸正レンズの第１レンズＬ１と両凹負レンズの第２レンズＬ２を接合した接合レンズからなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−２２７．１５ｍｍである。

実施例２のアタッチメントレンズは、図２に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第１レンズＬ１と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２を接合した接合レンズからなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−２１８．２０ｍｍである。

実施例３のアタッチメントレンズ装置は、図３に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、両凸正レンズの第１レンズＬ１と両凹負レンズの第２レンズＬ２を接合した接合レンズからなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−２１５．０３ｍｍである。

実施例４のアタッチメントレンズ装置は、図４に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、両凸正レンズの第１レンズＬ１と両凹負レンズの第２レンズＬ２を接合した接合レンズからなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−２２６．４６ｍｍである。

実施例５のアタッチメントレンズ装置は、図５に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、両凸正レンズの第１レンズＬ１と両凹負レンズの第２レンズＬ２を接合した接合レンズからなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−２３４．４１ｍｍである。

実施例６のアタッチメントレンズ装置は、図６に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸正レンズの第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２と、からなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−２５０．００ｍｍである。

実施例７のアタッチメントレンズ装置は、図７に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸正レンズの第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２と、からなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、両凸正レンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−３３３．３３ｍｍである。

実施例８のアタッチメントレンズ装置は、図８に示すように、物体側から順に、入射瞳Ｅ、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸正レンズの第１レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２と、からなる。ウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第３レンズＬ３からなる。像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、両凸正レンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

焦点距離は、−３３３．３３ｍｍである。

以下、実施例１〜８におけるレンズの数値データを示す。

各実施例におけるレンズの数値データにおいては、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズの肉厚または間隔、ｎｄは各レンズのｄ線における屈折率、νｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。

数値実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 116.3233 2.6000 1.72151 29.23 13.500
3 -207.0214 1.3000 1.81600 46.62
4 37.2551 1.3000
5 30.8689 6.0000 1.63980 34.46
6 -70.0901 2.0000
7 -81.6108 3.9000 1.57501 41.50
8 -38.4064 1.4000 1.84666 23.78
9 159.2779 14.4630 12.500
10 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
11 ∞ 0.8500
12 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
13 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
14 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
15 ∞ 0.4500
16 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
17 ∞ 0.7449
像面 ∞

数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 102.0368 2.6000 1.76182 26.52 13.500
3 9708.8671 1.3000 1.81600 46.62
4 33.3571 1.3000
5 29.2785 6.0000 1.63980 34.46
6 -91.4262 2.0000
7 -120.7795 3.9000 1.57501 41.50
8 -42.0370 1.4000 1.84666 23.78
9 128.6072 14.4630 12.500
10 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
11 ∞ 0.8500
12 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
13 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
14 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
15 ∞ 0.4500
16 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
17 ∞ 0.7449
像面 ∞

数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 101.2354 2.6000 1.76182 26.52 13.500
3 -891.6014 1.3000 1.81600 46.62
4 33.2613 1.3000
5 29.2310 6.0000 1.63980 34.46
6 -95.3756 2.0000
7 -147.4489 3.9000 1.57501 41.50
8 -40.6757 1.4000 1.84666 23.78
9 121.2908 14.4630 12.500
10 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
11 ∞ 0.8500
12 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
13 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
14 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
15 ∞ 0.4500
16 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
17 ∞ 0.7449
像面 ∞

数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 148.0464 2.6000 1.78472 25.68 13.500
3 -331.7733 1.3000 1.81600 46.62
4 36.1412 1.3000
5 29.9157 5.2000 1.63980 34.46
6 -80.4822 2.4000
7 -104.3532 4.5000 1.57501 41.50
8 -35.8890 1.4000 1.84666 23.78
9 184.1042 14.4630 12.500
10 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
11 ∞ 0.8500
12 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
13 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
14 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
15 ∞ 0.4500
16 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
17 ∞ 0.7449
像面 ∞

数値実施例５
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 100.9549 2.5000 1.84666 23.78 13.500
3 -628.1783 1.3000 1.81600 46.62
4 32.7420 1.4100
5 27.8976 4.8000 1.58144 40.75
6 -86.1284 2.4000
7 -89.0633 4.5000 1.57501 41.50
8 -45.4504 1.4000 1.84666 23.78
9 201.9062 14.4791 12.500
10 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
11 ∞ 0.8500
12 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
13 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
14 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
15 ∞ 0.4500
16 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
17 ∞ 0.7450
像面 ∞

数値実施例６
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 ∞ 2.5000 1.84666 23.78 13.500
3 -267.8234 0.1000
4 1239.5973 1.3000 1.81600 46.62
5 38.1003 1.4100
6 30.5958 4.4000 1.68893 31.07 13.000
7 -84.8237 2.4000
8 -114.4129 4.5000 1.57501 41.50
9 -33.1132 1.4000 1.84666 23.78
10 161.7793 15.0876 12.500
11 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
12 ∞ 0.8500
13 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
14 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
15 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
16 ∞ 0.4500
17 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
18 ∞ 0.7450
像面 ∞

数値実施例７
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 ∞ 2.5000 1.84666 23.78 13.500
3 -199.2176 0.1000
4 485.6645 1.3000 1.81600 46.62
5 37.8752 1.4100
6 31.1952 3.2000 1.68893 31.07
7 1.072E+04 2.4000
8 107.1549 5.5000 1.57501 41.50
9 -48.6897 1.4000 1.84666 23.78
10 80.2652 14.3195 11.500
11 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
12 ∞ 0.8500
13 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
14 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
15 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
16 ∞ 0.4500
17 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
18 ∞ 0.7450
像面 ∞

数値実施例８
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1（入射瞳） ∞ 79.8000 20.400
2 ∞ 2.5000 1.84666 23.78 13.500
3 -158.5179 0.1000
4 353.1511 1.3000 1.81600 46.62
5 33.0034 1.4100
6 29.2862 2.7300 1.68893 31.07
7 112.5882 2.9300
8 40.0494 5.5000 1.57501 41.50 11.500
9 -73.3603 1.4000 1.84666 23.78
10 54.0416 14.2621 11.500
11 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
12 ∞ 0.8500
13 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
14 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
15 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
16 ∞ 0.4500
17 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
18 ∞ 0.7450
像面 ∞

以上の実施例１〜８の収差図をそれぞれ図９〜図１６に示す。これらの収差図において、球面収差はＳＡ、非点収差はＡＳ、歪曲収差はＤＴ、倍率色収差はＣＣで示す。また、φは入射瞳、ＦＩＹは像高を示す。なお、球面収差図及び倍率色収差図において、実線はｄ線、長点線はｇ線、短点線はＣ線、一点鎖線はＦ線に対する各収差量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、実線Ｓはサジタル像面（ｍｍ）、点線Ｍはメリジオナル像面（ｍｍ）をそれぞれ表している。また、歪曲収差図において、実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。

次に、アタッチメントレンズ装置にマウントするマスターレンズについて説明する。

マスターレンズＭＬのフォーカシングレンズ群は、フィルタ等を除くマスターレンズＭＬの光学系の全体である。近距離へのフォーカシングに際してはマスターレンズＭＬの光学系の全体が繰り出される。メカ機構を簡略化させるために光学系を一体で移動させてもよい。一方、近距離合焦時の収差を低減するためにマスターレンズＭＬ中に可変間隔を設けてフローティングを行うようにしてもよい。マスターレンズＭＬ中の一部のレンズ群をフォーカシングレンズ群としてもよい。

マスターレンズの例及びそのマスターレンズに実施例１のアタッチメントレンズ装置をマウントした例のレンズ断面図をそれぞれ図１７及び図１８に示す。

図中、マスターレンズはＭＬ、前群はＧｆ、明るさ絞りはＳ、後群はＧｂ、アタッチメントレンズはＡＬ、物体側レンズ群はＧｏ、ウォブリングレンズ群はＧｗ、像側レンズ群はＧｉ、超音波フィルタはＳＦ、ＩＲカットフィルタはＩＲＦ、平行板はＰ、光学的ローパスフィルターはＬＰＦ、電子撮像素子であるＣＣＤのカバーガラスはＣ、ＣＣＤの像面はＩで示してある。なお、平行板Ｐは、画像ピッチに応じて変化するＬＰＦの厚みの変化を補うために用いられる。

マスターレンズは、図１７に示すように、物体側から順に、前群Ｇｆ、明るさ絞りＳ、後群Ｇｂから構成されている。

前群Ｇｆは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、からなる。後群Ｇｂは、物体側から順に、両凹負レンズと両凸正レンズを接合した接合レンズと、両凸正レンズと、からなる。

フォーカシングは、前群Ｇｆ、明るさ絞りＳ及び後群Ｇｂのレンズを一体で移動させて、１２面の間隔を変化させることで行う。

焦点距離は２５．４ｍｍ、Ｆナンバーは２．８８である。

マスターレンズにアタッチメントレンズ装置を適用した例は、図１８に示すように、物体側から順に、マスターレンズＭＬ、アタッチメントレンズ装置ＡＬから構成されている。また、マスターレンズＭＬは、物体側から順に、前群Ｇｆ、明るさ絞りＳ、後群Ｇｂから構成されている。アタッチメントレンズ装置は、物体側から順に、負屈折力の物体側レンズ群Ｇｏ、正屈折力のウォブリングレンズ群Ｇｗ、負屈折力の像側レンズ群Ｇｉから構成されている。

マスターレンズＭＬの前群Ｇｆは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、からなる。マスターレンズＭＬの後群Ｇｂは、物体側から順に、両凹負レンズと両凸正レンズを接合した接合レンズと、両凸正レンズと、からなる。

アタッチメントレンズ装置ＡＬの物体側レンズ群Ｇｏは、物体側から順に、両凸正レンズの第１レンズＬ１と両凹負レンズの第２レンズＬ２を接合した接合レンズからなる。アタッチメントレンズ装置ＡＬウォブリングレンズ群Ｇｗは、１枚の両凸正レンズの第３レンズＬ３からなる。アタッチメントレンズ装置ＡＬ像側レンズ群Ｇｉは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズＬ４と両凹負レンズの第５レンズＬ５を接合した接合レンズからなる。

アタッチメントレンズ装置ＡＬとマスターレンズＭＬが結合するマウント面は、第１３面から物体側に5.8mmの位置にある。他のアタッチメントレンズ装置ＡＬとマスターレンズＭＬの組み合わせのデータは特に示さないが、同様に、第１３面から物体側に5.8mmの位置にある。もちろん、マスターレンズの構成は一例を示すものであり、他の仕様のレンズをマスターレンズとしてよい。

焦点距離は２６．１ｍｍ、Ｆナンバーは２．９５である。

以下、マスターレンズ及びマスターレンズに実施例１のアタッチメントレンズ装置をマウントした例におけるレンズの数値データを示す。

各実施例におけるレンズの数値データにおいては、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズの肉厚または間隔、ｎｄは各レンズのｄ線における屈折率、νｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。

マスターレンズ
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1 17.0643 2.8000 1.80610 33.27
2 36.4654 0.1300
3 16.3558 0.9500 1.69680 55.53
4 7.9657 1.5620
5（仮想面） ∞ 4.0071
6（絞り） ∞ 6.1963 4.158
7（仮想面） ∞ 1.5000 4.900
8 -10.5840 0.8300 1.75520 27.51
9 84.6657 3.3600 1.69680 55.53
10 -16.6108 0.1500 6.600
11$ 670.6095 4.2000 1.74250 49.30
12$ -13.7699 28.3910
13 ∞ 0.6200 1.51633 64.14
14 ∞ 1.2100
15 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
16 ∞ 0.4500 1.54200 77.40
17 ∞ 1.9800 1.54424 70.86
18 ∞ 0.1500
19 ∞ 0.7600 1.52310 54.49
20 ∞ 1.0600
像面 ∞

マスターレンズ+実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ 有効半径
1 17.0643 2.8000 1.80610 33.27
2 36.4654 0.1300
3 16.3558 0.9500 1.69680 55.53
4 7.9657 1.5620
5（仮想面） ∞ 4.0071
6（絞り） ∞ 6.1963 4.158
7（仮想面） ∞ 1.5000 4.900
8 -10.5840 0.8300 1.75520 27.51
9 84.6657 3.3600 1.69680 55.53
10 -16.6108 0.1500 6.600
11$ 670.6095 4.2000 1.74250 49.30
12$ -13.7699 28.3910
13 116.3233 2.6000 1.72151 29.23 13.500
14 -207.0214 1.3000 1.81600 46.62
15 37.2551 1.3000
16 30.8689 6.0000 1.63980 34.46
17 -70.0901 2.0000
18 -81.6108 3.9000 1.57501 41.50
19 -38.4064 1.4000 1.84666 23.78
20 159.2779 14.4630 12.500
21 ∞ 0.6500 1.51633 64.14
22 ∞ 0.8500
23 ∞ 0.8200 1.54424 70.86
24 ∞ 0.7600 1.51300 64.12
25 ∞ 1.0800 1.54424 70.86
26 ∞ 0.4500
27 ∞ 0.8000 1.50700 63.37
28 ∞ 0.7480
像面 ∞

以上のマスターレンズ及びマスターレンズに実施例１のアタッチメントレンズ装置をマウントした例の収差図をそれぞれ図１９及び図２０に示す。これらの収差図において、球面収差はＳＡ、非点収差はＡＳ、歪曲収差はＤＴ、倍率色収差はＣＣで示す。また、ＦＮＯはＦナンバー、ＦＩＹは像高を示す。

次に、上記各実施例における条件値及び条件式（１）〜（１０）の値を示す。

Fno(ML)は、マスターレンズＭＬのＦナンバーを示す。また、Ｄｗｏｂ／（Ｆｎｏ×βｗ×ε）の値は、マスターレンズＭＬの状態（明るさ絞りＳの開口面積の変更などのＦナンバー変更）やマスターレンズＭＬの交換によらず、ほぼ一定となるように制御される。

さらに、マスターレンズＭＬのＦナンバーが４．０の状態では、Ｆナンバーが８．０の状態でのウォブリングレンズ群の移動範囲の半分の値となるようにしている。なお、ウォブリングの可動範囲は、マスターレンズＭＬのＦナンバーが８．０となる状態が最大可動範囲となるようにして、移動範囲を制限し小型化に有利な構成としている。

実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
Ｄｗｏｂ(Fno(ML)=8.0) 0.080 0.085 0.085 0.080
Ｆｎｏ(Fno(ML)=8.0) 8.214 8.230 8.235 8.250
Ｄｗｏｂ(Fno(ML)=4.0) 0.040 0.043 0.043 0.040
Ｆｎｏ(Fno(ML)=4.0) 4.107 4.115 4.117 4.125
βｗ・・・(3) 1.027 1.029 1.029 1.031
ε 0.01115 0.01115 0.01115 0.01115
Ｌ 22.3 22.3 22.3 22.3
φｗ 0.0292 0.0283 0.0281 0.0288
φＯ -0.0159 -0.0166 -0.0167 -0.0171
φＩ -0.0197 -0.0180 -0.0177 -0.0179
ＲｗＯ 30.8689 29.2785 29.2310 29.9157
ＲｗＩ -70.0901 -91.4262 -95.3756 -80.4822
ＲＯＩ 37.2551 33.3571 33.2613 36.1412
ＲＩＯ -81.6108 -120.7795 -147.4489 -104.3532
νＯｐ 29.23 26.52 26.52 25.68
νＯｎ 46.62 46.62 46.62 46.62
νＩｐ 41.5 41.5 41.5 41.5
νＩｎ 23.78 23.78 23.78 23.78
Ｄｗｏｂ/(Ｆｎｏ×βｗ×ε) 0.851 0.900 0.900 0.844
(Fno(ML)=8.0)・・・(1),(2)
Ｄｗｏｂ/(Ｆｎｏ×βｗ×ε) 0.851 0.911 0.910 0.844
(Fno(ML)=4.0)・・・(1),(2)
φｗ/(φＯ＋φＩ) ・・・(4) -0.820 -0.817 -0.815 -0.822
φＯ/φＩ・・・(5) 0.805 0.921 0.939 0.955
(ＲｗＯ＋ＲｗＩ) -0.388 -0.515 -0.531 -0.458
/(ＲｗＯ−ＲｗＩ) ・・・(6)
ＲＯＩ/ＲｗＯ・・・(7) 1.207 1.139 1.138 1.208
ＲｗＩ/ＲＩＯ・・・(8) 0.859 0.757 0.647 0.771
νＯｐ−νＯｎ・・・(9) - 17.39 -20.1 -20.1 -20.94
νＩｐ−νＩｎ・・・(10) 17.72 17.72 17.72 17.72

実施例５ 実施例６ 実施例７ 実施例８
Ｄｗｏｂ(Fno(ML)=8.0) 0.085 0.080 0.120 0.170
Ｆｎｏ(Fno(ML)=8.0) 8.236 8.226 7.975 7.990
Ｄｗｏｂ(Fno(ML)=4.0) 0.043 0.040 0.060 0.085
Ｆｎｏ(Fno(ML)=4.0) 4.118 4.113 3.988 3.995
βｗ・・・(3) 1.029 1.028 0.997 0.999
ε 0.01115 0.01115 0.01115 0.01115
Ｌ 22.3 22.3 22.3 22.3
φｗ 0.0272 0.0302 0.0220 0.0176
φＯ -0.0161 -0.0175 -0.0155 -0.0169
φＩ -0.0169 -0.0187 -0.0105 -0.0039
ＲｗＯ 27.8976 30.5958 31.1952 29.2862
ＲｗＩ -86.1284 -84.8237 10720.0000 112.5882
ＲＯＩ 32.7420 38.1003 37.8752 33.0034
ＲＩＯ -89.0633 -114.4129 -107.1549 40.0494
νＯｐ 23.78 23.78 23.78
νＯｎ 46.62 46.62 46.62
νＩｐ 41.5 41.5 41.5
νＩｎ 23.78 23.78 23.78
Ｄｗｏｂ/(Ｆｎｏ×βｗ×ε) 0.900 0.848 1.354 1.910
(Fno(ML)=8.0) ・・・(1),(2)
Ｄｗｏｂ/(Ｆｎｏ×βｗ×ε) 0.910 0.848 1.353 1.910
(Fno(ML)=4.0) ・・・(1),(2)
φｗ/(φＯ＋φＩ) ・・・(4) -0.826 -0.832 -0.848 -0.846
φＯ/φＩ・・・(5) 0.953 0.937 1.483 4.326
(ＲｗＯ＋ＲｗＩ) -0.511 -0.470 -1.006 -1.703
/(ＲｗＯ−ＲｗＩ) ・・・(6)
ＲＯＩ/ＲｗＯ・・・(7) 1.174 1.245 1.214 1.127
ＲｗＩ/ＲＩＯ・・・(8) 0.967 0.741 100.042 2.811
νＯｐ−νＯｎ・・・(9) -22.84 -22.84 -22.84
νＩｐ−νＩｎ・・・(10) 17.72 17.72 17.72

次に、アタッチメント装置を有する撮像装置について説明する。

図２１は撮像装置のブロック構成図を示す。

撮像装置１０は、カメラ本体としてのボディユニット１１と、ボディユニット１１に着脱可能なマスターレンズとしてのレンズユニット１２と、ボディユニット１１とレンズユニット１２との間に着脱可能なアタッチメント装置としてのアタッチメント１１２とから構成される。

レンズユニット１２は、ボディユニット１１の前面に設けられたレンズマウントを介して当該ボディユニット１１に対して着脱自在に装着可能である。このレンズユニット１２は、フォーカスレンズ２１を含む撮影レンズと、レンズ枠２３と、レンズ駆動機構２４と、レンズ駆動回路２５と、レンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、ＬＣＰＵと略記する）３０とから構成される。

フォーカスレンズ２１は、レンズ枠２３によって支持されている。レンズ枠２３をレンズ駆動機構２４内に存在するステッピングモータの駆動によって光軸方向に沿って移動することによって、このフォーカスレンズ２１は光軸方向に移動される。レンズ駆動回路２５は、ＬＣＰＵ３０からの制御信号によりレンズ駆動機構２４を介してレンズ枠２３を移動させる。

ＬＣＰＵ３０は、レンズ駆動回路２５等、レンズユニット１２内の各部の制御を行う。このＬＣＰＵ３０は、通信部としての通信コネクタ３５を介してボディユニット１１側のボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、ＢＣＰＵと略記する）６０と電気的に接続され、当該ＢＣＰＵ６０からの指令に従って制御される。

アタッチメント１１２は、ボディユニット１１の前面に設けられたレンズマウントを介して当該ボディユニット１１に対して着脱自在に装着可能である。またアタッチメント１１２にはレンズマウントが設けられ、レンズユニット１２を着脱自在に装着可能である。

このアタッチメント１１２は、フォーカスレンズとしてのウォブリングレンズ群１２１と、レンズ枠１２３と、レンズ駆動機構１２４と、ウォブリング駆動回路１２５と、アタッチメント制御用マイクロコンピュータ（以下、ＡＣＰＵと略記する）１３０とから構成される。

ウォブリングレンズ群１２１は、レンズ枠１２３によって支持されている。このウォブリングレンズ群１２１は、レンズ枠１２３がウォブリング駆動機構１２４内に存在するステッピングモータの駆動によって光軸方向に沿って移動されることにより移動される。ウォブリング駆動回路１２５は、ＡＣＰＵ１３０からの制御信号に従って、ウォブリング駆動機構１２４を介してウォブリングレンズ群１２１を光軸方向に沿って移動させるべくレンズ枠１２３を移動させる。

ＡＣＰＵ１３０は、ウォブリング駆動回路１２５等、アタッチメント１１２内の各部を制御する。このＡＣＰＵ１３０は、通信部としての通信コネクタ１３５を介してボディユニット１１側のＢＣＰＵ６０と電気的に接続され、当該ＢＣＰＵ６０からの指令に従って制御される。

なお、図２１に示すように、アタッチメント１１２がボディユニット１１とレンズユニット１２との間に装着される場合においては、ＢＣＰＵ６０とＬＣＰＵ３０とは、通信コネクタ３５、１３５を介して通信可能に電気的接続される。ＬＣＰＵ３０とＢＣＰＵ６０の通信は、通信コネクタ３５、１３５を介して行われる。なお、通信部は、光接続によって通信してもよく、また無線等の非接触で通信してもよい。

なお、ＬＣＰＵ３０、ＡＣＰＵ１３０及びＢＣＰＵ６０の通信は、無線によって行ってもよい。

ボディユニット１１内には、レンズユニット１２におけるフォーカスレンズ２１等の撮影レンズを通過した被写体像を光電変換するための撮像素子５４が撮影レンズの光軸上に、設けられている。

また、ボディユニット１１内には、撮像素子５４に接続された撮像素子インターフェース回路６１と、記憶領域として設けられたＳＤＲＡＭ６３及びフラッシュ（Ｆlash）ＲＯＭ６４と、記録メディア６５と、液晶モニタ６６と、画像処理を行うための画像処理コントローラ６２とが設けられている。

画像処理コントローラ６２には、撮像素子インターフェース回路６１と、ＳＤＲＡＭ６３と、フラッシュＲＯＭ６４と、記録メディア６５と、液晶モニタ６６とが接続されている。これらは、電子撮像機能と共に電子記録表示機能を提供できるように構成されている。

記録メディア６５は、各種のメモリカードや外付けのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の外部記録媒体であり、カメラのボディユニット１１と通信可能で、かつ交換可能に装着される。

ＢＣＰＵ６０には、通信コネクタ１３５と、画像処理コントローラ６２と、不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ７６等とが接続されている。

画像処理コントローラ６２は、ＢＣＰＵ６０の指令に従って撮像素子インターフェース回路６１を制御して撮像素子５４から画像データを取り込む。この画像データは、画像処理コントローラ６２によりビデオ信号に変換され、液晶モニタ６６に出力してライブビュー表示される。撮影者は、この液晶モニタ６６のライブビュー表示画像により、撮影する画像の構図等のイメージを認識することができる。また、撮影後の記録画像を液晶モニタ６６に表示させ画像の確認をすることも可能である。

ＳＤＲＡＭ６３は、画像データの一時的保管用メモリであり、画像データが変換される際のワークエリア等に使用される。この画像データは、各種の画像処理が行われ、例えば静止画像がＪＰＥＧデータに変換された後には、記録メディア６５に保管されるように設定されている。また、ＢＣＰＵ６０には、カメラ操作スイッチ（ＳＷ）７８と、電源回路８０を介して電池８１とが接続されている。

ＥＥＰＲＯＭ７６は、その他の記憶領域として、カメラ制御に必要な所定の制御パラメータを記憶するもので、ＢＣＰＵ６０からアクセス可能に設けられている。

カメラ操作スイッチ７８は、例えば撮影動作の実行を指示するレリーズスイッチ、静止画撮影モード、動画撮影モード、記録画像表示モードを切り替えるモード変更スイッチ、動画撮影を開始させる動画記録開始スイッチ及びパワースイッチ等、当該撮影装置を操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群で構成される。レリーズスイッチは、半押し動作すなわちファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）の動作と、全押し動作であるセカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）の動作とがある。

電源回路８０は、電池８１の出力電圧を、当該装置を構成する各回路部が必要とする電圧に変換して供給するために設けられている。

図２２は撮影シーケンスの動作を示すフローチャートである。

この撮影シーケンスの動作制御は、主にＢＣＰＵ６０の制御によって行われる。

まず、ＢＣＰＵ６０は、ステップ１０１において、撮影者のカメラ操作スイッチ７８の操作によって静止画撮影モードが設定されたか否かを判定する（Ｓ１０１）。静止画撮影モードが設定されている場合はステップ１０２に進む。静止画撮影モードではない場合は、動画撮影モードが設定されておりステップ１０９に進む。なお、再生モードについては本願に関係ないので省略する。

ステップ１０２にて、撮影者によりカメラ操作スイッチ７８内のレリーズスイッチが半押し動作、すなわちファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）がオンされたか否かを判定する（Ｓ１０２）。レリーズスイッチの半押し動作が行われると、ＢＣＰＵ６０は、ステップ１０３に移り、イメージャＡＦを行う（Ｓ１０３）。

次にステップ１０４において合焦状態を判定する（Ｓ１０４）。合焦状態であれば、ＢＣＰＵ６０はステップ１０５に移り、ファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）がオフされたか否かを判定する（Ｓ１０５）。また、ＢＣＰＵ６０は、ステップ１０４において、合焦していない状態であれば、ステップ１０８に移り、非合焦表示等の処理を行う（Ｓ１０８）。

ここで、撮影者がレリーズスイッチの全押し動作を行うことなく半押し動作を終了すると、ＢＣＰＵ６０は、上記ステップ１０２に移ってファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）の待ち状態になる。

一方、レリーズスイッチが半押し動作を継続していると判定すると、ＢＣＰＵ６０は、ステップ１０６において、レリーズスイッチの全押し動作であるセカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）の動作が行われたか否かを判定する（Ｓ１０６）。ここでは、レリーズスイッチが全押しされるまで待機し、全押しされたならば、ＢＣＰＵ６０は、ステップ１０７に移って露光動作を行う（Ｓ１０７）。

一方、ステップ１０１にて動画撮影モードであればステップ１０９に進み、カメラ操作スイッチ７８の動画撮影開始スイッチがオンされたか否かを判定する（Ｓ１０９）。ステップ１０９にて、動画撮影開始スイッチがオンされたと判定すると、ステップ１１０にて動画撮影動作を行う（Ｓ１１０）。動画撮影動作中は、ステップ１１１にて動画撮影開始スイッチのオフを判別しており（Ｓ１１１）、オフされていない場合は動画撮影動作を継続し、オフされた場合は動画撮影動作を終了して本シーケンスを終了する。一方、ステップ１０９にて動画撮影開始スイッチがオンされていない場合はステップ１０１に戻る。

なお、動画撮影中は常時イメージャＡＦ動作が実行される。

また、本実施の形態では、「動画」というときは、液晶モニタ６６に表示されるライブビュー画像用の動画撮像であってもよいし、記録メディア６５への記録用の動画撮像であってもよい。

図２３はイメージャＡＦ動作時のフォーカスレンズの動作を説明ためのＡＦ評価値とフォーカスレンズ２１のレンズ位置との関係を示す図、図２４はイメージャＡＦ動作を示すフローチャートである。

ＡＦ評価値は、コントラスト値と同義であり、画像のボケ具合を数値化したデータであり、一般的には、画像データにＨＰＦやＢＰＦを作用させ、その結果を累積した値が用いられる。

まず、イメージャＡＦ動作の概要について説明する。イメージャＡＦ動作は、「方向判断処理Ｄ１」と「山登り制御Ｄ２〜Ｄ４」とから構成されている。なお、本動作フローチャートはＢＣＰＵ６０により実行される。

合焦位置から離れた位置Ａ１から合焦位置Ａ３に向かってフォーカスレンズを移動させていくと、画像より算出したＡＦ評価値（コントラスト値）は合焦位置Ａ３に近づくほど大きくなり、合焦位置Ａ３で最大となる。

フォーカスレンズを移動させながら撮像素子の露光に同期したタイミングでフォーカスレンズの位置を取得し、取得した画像より算出したＡＦ評価値に基づいてＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を求めてその位置にフォーカスレンズを移動して合焦とする。これは一般に「山登り制御Ｄ２〜Ｄ４」と呼ばれる。

本実施例では、まず、アタッチメント１１２のウォブリングレンズ群１２１のウォブリング動作によりイメージャＡＦ開始時のフォーカスレンズ２１の初期駆動方向を判断する「方向判断処理Ｄ１」を行う。

図２５はウォブリングレンズ群動作に対するＡＦ評価値を示す図、図２６はウォブリングレンズ動作のタイミングチャートである。

まず、「方向判断処理Ｄ１」について説明するが、「方向判断処理Ｄ１」はウォブリング制御により実行される。

ウォブリング制御の概要について説明する。

ウォブリング制御は、フォーカスレンズを微小距離だけ周期的に進退するよう制御してＡＦ評価値を取得することにより、ＡＦ評価値がより大きい合焦位置の存在する方向を認識することができる。ウォブリング制御では、フォーカスレンズ群の移動距離が微小距離であるため、動画像において画質の変化が目立たず、画質の劣化を防止することができる。

本実施例では、アタッチメント１１２の内部にウォブリング動作が可能なウォブリングレンズ群１２１を有している。ウォブリングレンズ群１２１を光軸方向に微少移動させることは、フォーカスレンズ２１を光軸方向に微少移動させることと光学的に等価となるように光学的構成がなされている。従って、ウォブリングレンズ群１２１を光軸方向に微少移動した位置でのＡＦ評価値により、フォーカスレンズ２１の合焦位置が存在する方向を認識することが可能である。

図２５に示すように、ウォブリングレンズ群１２１が位置Ｂ２にある場合、ウォブリング制御により、ウォブリングレンズ群１２１は位置Ｂ２から位置Ｂ３へ移動し、その後、位置Ｂ３から位置Ｂ１へ移動する。そして、各位置Ｂ１〜Ｂ３で取得した画像によりＡＦ評価値を求め、合焦位置がある方向を決定する。

例えば、図２５（ａ）の場合、ウォブリングレンズ群１２１を位置Ｂ２から位置Ｂ３へ移動したときにＡＦ評価値はＨａからＨｂへ上昇し、位置Ｂ３から位置Ｂ１へ移動したときにＡＦ評価値はＨｂからＨｃへ下降している。よって、位置Ｂ２から見て位置Ｂ３の方向に合焦位置があると認識することができ、レンズユニット１１内のフォーカスレンズ２１を位置Ｂ２から位置Ｂ３に向かう方向に移動させれば合焦位置に近づけることができる。

ウォブリング制御のタイミングについて説明する。

撮像素子インターフェース回路６１は、図２６（ｂ）に示すように、垂直同期信号ＶＤを周期的に生成し、撮像素子５４とＢＣＰＵ６０に出力する。撮像素子５４は、図２６（ａ）に示すように垂直同期信号ＶＤに同期して露光を行う。また、ＢＣＰＵ６０は、図２６（ｃ）に示すように、所定の時点から、垂直同期信号に基づいて露光同期信号であるＢＬ＿ＳＹＮＣ信号を生成する。

ＢＣＰＵ６０は、垂直同期信号を基準にして露光開始タイミングと露光終了タイミングとを予め把握しているために、露光同期信号であるＢＬ＿ＳＹＮＣ信号を生成することができる。ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号は、立ち上がり出力が撮像素子の露光期間の時間的な中心を示す信号である。あるいは、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号を撮像素子の露光期間を示す信号、例えば立ち上がりで露光開始、立ち下がりで露光終了を示す信号としてもよい。

ＢＣＰＵ６０は、垂直同期信号ＶＤを撮像素子インターフェース回路６１より入力し、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号を作成してＬＣＰＵ３０およびＡＣＰＵ１３０に出力する。ＬＣＰＵ３０は、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号に同期してフォーカスレンズ２１の駆動を制御し、ＡＣＰＵ１３１は、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号に同期してウォブリングレンズ群１２１の駆動制御を行う。

次に、イメージャＡＦ動作のうち方向判断処理Ｄ１としてのウォブリング制御について、図２４に示したフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０８により詳細に説明する。

ＢＣＰＵ６０は、垂直同期信号ＶＤに基づいて動作タイミングを制御し、ステップ２０１にて、撮像素子５４の露光を行うとともに、図２６（ｃ）のＥ１に示すように露光の中心時刻にてＡＣＰＵ１３０へＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力を送信する（Ｓ２０１）

次に、ステップ２０２にて、ウォブリング駆動を行うフレームか否か判断し（Ｓ２０２）、ウォブリング駆動を行うフレームである場合はステップ２０３に進み、ウォブリング駆動を行わないフレームである場合はステップ２０４に進む。

ステップ２０３にて、図２６（ｄ）のＥ２に示す駆動情報信号をＡＣＰＵ１３０へ送信する（Ｓ２０３）。駆動情報信号は、ウォブリング動作の開始を指示する信号であるとともにウォブリング制御に関する以下の情報を含む。
（１）ウォブリングレンズ群の駆動を開始してから終了させるまでの時間（ウォブリング駆動時間）の情報
（２）ウォブリングレンズ群の移動量の情報
（３）ウォブリングレンズ群の移動方向の情報

ステップ２０４にて、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力から所定時間が経過すると、図２６のＥ３に示すＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち下がり出力をＡＣＰＵ１３０送信する（Ｓ２０４）。図２６では、垂直同期信号ＶＤの立ち下がりに同期させている。

ＡＣＰＵ１３０は、図２６（ｅ）に示すように、上記ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち下がり出力を受信して駆動情報信号が示す動作時間だけ、また駆動情報信号が示す移動方向、移動量だけ、ウォブリングレンズ群１２１を移動させる。ＡＣＰＵ１３０の詳細な動作については後述する。

ステップ２０５にて、ウォブリング駆動を行うフレームか否か判断し（Ｓ２０５）、ウォブリング駆動を行うフレームではない場合はステップ２０６に進み、ウォブリング駆動を行うフレームである場合はステップ２０１に戻る。

ステップ２０６にて、取得した画像に基づいてＡＦ評価値を算出し、ＳＤＲＡＭ６３に格納する（Ｓ２０６）。ＡＦ評価値は、図２６のＥ４からＥ５の間に露光された画像に基づいて算出される。

ステップ２０７にて、ＡＦ評価値を所定数だけ取得したか否かを判定する（Ｓ２０７）。所定数は、合焦位置の方向を判断するために必要な数が設定され、例えば３とする。そして、所定数だけ取得していない場合はステップ２０１に戻り、所定数だけ取得するまで上記動作が繰り返される。

ステップ２０８にて、取得したＡＦ評価値による合焦判定を行う（Ｓ２０８）。例えば、上記３個の異なるウォブリングレンズ群１２１の位置におけるＡＦ評価値のうちで、両端の位置に相当する２個のＡＦ評価値の差が所定値以下の場合は、ＡＦ評価値のピークに位置する状態、即ち合焦とみなす。

合焦ではない場合はステップ２０９に移行し、合焦の場合はステップ２０１に戻る。

ステップ２０９にて、取得した所定数のＡＦ評価値に基づいて合焦位置の方向を判断してレンズユニット１２内のフォーカスレンズ２１の移動方向と移動速度（単位時間の移動量）を決定する（Ｓ２０９）。

以上説明したＳ２０１からＳ２０９が、ウォブリング制御によりフォーカスレンズ２１の移動方向と移動速度を決定する処理である。このようにフレーム単位でウォブリングレンズ群１２１の駆動と停止を制御することにより、ＡＦ評価値を算出するための画像を露光している際には、ウォブリングレンズ群１２１を停止させることができるので、ウォブリングレンズ群の移動による画像の劣化、すなわちＡＦ評価値の劣化を防止することができ、ＡＦ精度を向上させることができる。

なお、ウォブリング駆動時間は、撮影している画像の１フレームに要する時間としているが、１フレームに要する時間の整数倍としてもよい。フレーム単位でウォブリング駆動時間の上限を設定することで、ウォブリングレンズ群１２１の駆動と停止をフレーム単位で行うことが可能となる。

以上が「方向判断処理Ｄ１」に関する説明である。

この時のアタッチメント動作について説明する。

図２７は、ＡＣＰＵ１３０の動作を示すフローチャートである。

ＡＣＰＵ１３０は、ステップ３０１において、電源オンのＢＣＰＵ６０による判断に基づく初期化処理を行うコマンドを受信すると（Ｓ３０１）、続くステップ３０２において、初期化処理を行う（Ｓ３０２）。

次に、ＡＣＰＵ１３０は、ステップ３０３において、ＢＣＰＵ６０から送信されるＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力が発生したか否かを判断する（Ｓ３０３）。この判断の結果、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力が発生したことを検出した場合（図２６：Ｅ１）、ステップ３０４にて駆動情報信号の受信待ちとなる（３０４）。そして、駆動情報信号を受信した場合はステップ３０５に進み、(図２６：Ｅ２)。駆動情報信号を受信しなかった場合はステップ３０３に戻る。

次に、ＡＣＰＵ１３０は、ステップ３０５において、ＢＣＰＵ６０から送信されるＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち下がり出力が発生したか否かを判断する（Ｓ３０５）。この判断の結果、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち下がり出力が発生したことを検出した場合（図２６：Ｅ３）、ステップ３０６に進み、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち下がり出力を検出しなかった場合はステップ３０５に戻る。

ＡＣＰＵ１３０は、ステップ３０６において、ウォブリング駆動回路１２５によりウォブリングレンズ群１２１を駆動する（Ｓ３０６）（図２６：Ｅ３）。この時、受信した駆動信号情報に含まれるウォブリング駆動時間及び、移動方向と移動速度に基づいてウォブリングレンズ群１２１を駆動する。

ステップ３０７では、上記受信したウォブリング駆動時間である所定時間が、駆動開始から経過したか否かを判定し（Ｓ３０７）、経過した場合はステップ３０８に進み、ウォブリングレンズ群１２１の駆動を停止する（Ｓ３０８）（図５：Ｅ４）。このように、経過時間がウォブリング駆動時間を超えた場合には、駆動情報信号が示す移動量をウォブリングレンズ群１２１が移動していない場合であっても、ウォブリングレンズ群１２１の駆動を強制的に停止させる。

ＡＣＰＵ１３０は、ウォブリングレンズ群１２１が指示された移動量を移動できなかったことを示すこと記憶し、データ通信の際にＢＣＰＵ６０に送信し、このフレームのＡＦ評価値を採用しないように通知する。

一方、所定時間が経過していない場合はステップＳ３０９に進み、所定移動量を移動したか否かを判定する（Ｓ３０９）。そして、所定移動量を移動した場合はステップ３１０に進みウォブリングレンズ群１２１のレンズ駆動を停止する（Ｓ３１０）（図５：Ｅ４）。そしてステップ３１１に進み、所定時間の経過を待ち（Ｓ３１１）、所定時間の経過後ステップ３０３に戻る。

一方、ＡＣＰＵ１３０は、ステップ３０３においてＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力が発生していなければ、ステップ３１２に移り、ＢＣＰＵ６０からコマンドを受信したか否かを判断する（Ｓ３１２）。

この判断の結果、ＢＣＰＵ６０からコマンドを受信すると、ＡＣＰＵ１３０は、ステップ３１３において、受信したコマンドが処理終了コマンドであるかを判断し（Ｓ３１３）、処理終了コマンドの場合は処理を終了する。

また処理終了コマンドではない場合はステップ３１４に進み、受信したコマンドに従った処理を実行し（Ｓ３１４）、ステップ３１５において、受信コマンドに従って処理したデータ、すなわちコマンドに対する応答データをＢＣＰＵ６０に送信する（Ｓ３１５）。

以上のように、ウォブリング機能を有するアタッチメントを、ウォブリング機能を持たないマスターレンズとカメラ本体との間に挿入して使用することにより、ＡＦ動作速度を向上させることができる。

次に、「山登り制御」について説明する。図２８は、イメージャＡＦ動作のピーク判定動作に関するタイミングチャートである。ここでは、図２８を参照して、図２４のイメージャＡＦ動作を示すフローチャートの説明を続ける。

ＢＣＰＵ６０は、ステップ２１０において、ステップ２０９にて決定した移動方向と移動量をレンズユニット１２内のＬＣＰＵ３０へ送信する（Ｓ２１０）。ＬＣＰＵ３０は、図２８（ｆ）に示すように、受信した移動方向と移動速度に基づいてフォーカスレンズ２１を駆動する（図７：Ｆ１）なお、ＬＣＰＵ３０の詳細動作については、後述する。

ＢＣＰＵ６０は、垂直同期信号ＶＤに基づいて動作タイミングを制御し、ステップ２１１にて、撮像素子５４の露光を行うとともに、図２８（ｃ）に示すように露光の中心時刻にてＬＣＰＵ３０へＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力を送信する（Ｓ２１１）（図２８：Ｆ２）。ＬＣＰＵ３０は、図２８（ｄ）に示すようにＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力を受信して、フォーカスレンズ２１の位置を取得する（図２８：Ｆ３）。

ステップ２１２にて、撮像した画像に基づきＡＦ評価値を算出する（Ｓ２１２）。そして図２８（ｅ）に示すように、ステップ２１３にて、フォーカスレンズ位置をＬＣＰＵ３０より受信する（Ｓ２１３）（図２８：Ｆ４）。

次に、ステップ２１４において、ピーク判定（図２３：Ｄ２）を行い（Ｓ２１４）、続くステップ２１５において、ピークを検出したか否かを判定する（Ｓ２１５）。ここで、ピークが検出されない場合、ＢＣＰＵ６０は、上記ステップ２１０に移行し、ピークを検出するまで上記処理動作を繰り返す。

上記処理動作によってピークを検出すると、ＢＣＰＵ６０は、ステップ２１６に移行して合焦位置を算出する（Ｓ２１６）（図２３：Ｄ３）。

そして、ＢＣＰＵ６０は、ステップ２１７において、ステップ２１６において算出した合焦位置にフォーカスレンズ２１を移動するようにＬＣＰＵ３０へ通信して指示を行う（Ｓ２１７）。ＬＣＰＵ３０はフォーカスレンズ２１を合焦位置に駆動する（図２３：Ｄ４）。

ステップ２１８では、動画撮影モードか否か判定する（Ｓ２１８）。動画撮影モードの場合は継続してＡＦ動作を行うためにステップ２０１に戻る。一方、動画撮影モードではない場合は、処理を終了する。

フォーカスレンズ２１の一連の動作は、図２３下部に示すようにＡＦ評価値取得開始（Ｄ１）のＡ１地点から至近側に向かって移動し、ピーク検出がなされると合焦位置が算出される（Ｄ３）。それと共に、フォーカスレンズ２１のレンズ移動方向が反転してＡ２地点より無限「∞」側に移動する。そして、フォーカスレンズ２１は、一旦ピーク位置を通過した後、再度レンズ移動方向が反転して合焦位置となるＡ３地点に向かう。これは、レンズ駆動機構２４等に存在するバックラッシュの影響を排除し、ＡＦ評価値のピークを通過したときにフォーカスレンズ位置を光学的に同一位置に正確に停止させるためである。これにより、フォーカスレンズ２１は、合焦位置となるＡ３地点に到達する。

以上が「山登り制御Ｄ２〜Ｄ３」の説明である。

この時のレンズ動作フローについて説明する。

図２９は、ＬＣＰＵ３０の動作を示すフローチャートである。

ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０１において、電源オンのＢＣＰＵ６０による判断に基づく初期化処理を行うコマンドを受信すると（Ｓ４０１）、続くステップ４０２において、初期化処理を行う（Ｓ４０２）。

次に、ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０３において、ＢＣＰＵ６０から送信されるＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力が発生したか否かを判断する（Ｓ４０３）。この判断の結果、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力が発生したことを検出した場合（図２８：Ｆ２）、ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０４において、レンズ駆動回路２５内の位置検出回路によってフォーカスレンズ２１の光軸に沿った位置情報を検出する（Ｓ４０４）。

ここで、図２８（ｄ）に示すようにＬＣＰＵ３０は、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力の発生時にフォーカスレンズ２１の位置情報を検出する（図２８：Ｆ３）。

次に、ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０５において、内蔵するバッファメモリ内の情報を更新、すなわちフォーカスレンズ２１の位置情報を内蔵バッファメモリに記憶する（Ｓ４０５）。そして、ステップ４０３に戻り、ＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力の発生を検出した場合は、フォーカスレンズ位置の取得動作を繰り返し行う。

一方、ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０３においてＢＬ＿ＳＹＮＣ信号の立ち上がり出力が発生していなければ、ステップ４０６に移り、ＢＣＰＵ６０からコマンドを受信したか否かを判断する（Ｓ４０６）。

この判断の結果、ＢＣＰＵ６０からコマンドを受信すると、ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０７において、受信したコマンドがフォーカスレンズ２１の位置情報の要求であるか否かを判断する（Ｓ４０７）。そして、受信したコマンドがフォーカスレンズ２１の位置情報の要求であれば、ステップ４０８に移り、内蔵バッファメモリに記憶されているフォーカスレンズ２１の位置情報をＢＣＰＵ６０に送信する（Ｓ４０８）（図２８：Ｆ４）。

なお、ＬＣＰＵ３０は、ステップ４０７における判断の結果、受信コマンドがフォーカスレンズ２１の位置情報の要求でなければ、ステップ４０９に移り、処理終了コマンドであるかを判断し（Ｓ４０９）、処理終了コマンドの場合は処理を終了する。

また、処理終了コマンドではない場合はステップ４１０に進み、受信したコマンドに従った処理、例えばフォーカスレンズ２１の駆動等を実行し（Ｓ４１０）、ステップ４１１において、受信コマンドに従って処理したデータ、すなわちコマンドに対する応答データ、例えばフォーカスレンズ２１を駆動中であることを示すデータ等をＢＣＰＵ６０に送信する（Ｓ４１１）。

以上説明した構成により、アタッチメントレンズ装置内のウォブリングレンズ群１２１の往復移動によりカメラ本体１１内の撮像素子５４上の像のコントラストが変化し、そのコントラスト状態を検知することで、コントラストのピークに近づけるためのフォーカシングレンズ群の移動方向や移動量が計算可能となる。

また、カメラ本体１１からマスターレンズ１２のフォーカシングレンズ群に信号を送りすばやくフォーカシングを行うことが可能となる。

さらに、ウォブリング機能を持たないマスターレンズ１２であってもアタッチメントレンズ装置１１２を介してカメラ本体１１に装着することで、フォーカシング速度の向上、動画撮影時のフォーカシングの追従性の向上が可能となる。

本実施例では、ウォブリングレンズ群１２１のウォブリング動作と、フォーカスレンズ２１の移動動作を時分割に実行しているが、同時に動作させてもよい。

フォーカスレンズ２１を移動させながら、ウォブリングレンズ群１２１をウォブリング動作させてＡＦ評価値を取得して焦点調節を行うことにより、より高速で追従性のよいフォーカシングが可能となる。

具体的には、ウォブリング振幅の両端の位置におけるＡＦ評価値の差が所定範囲内となるようなフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ２１を移動させる制御を行うことにより合焦状態が得られる。

ＡＬ…アタッチメントレンズ装置
Ｇｏ…物体側レンズ群
Ｇｗ…ウォブリングレンズ群
Ｇｉ…像側レンズ群
Ｅ…入射瞳
ＳＦ…超音波フィルタ
ＩＲＦ…ＩＲカットフィルタ
Ｐ…平行板
ＬＰＦ…光学的ローパスフィルター
Ｃ…カバーガラス
Ｉ…像面
ＭＬ…マスターレンズ
Ｇｆ…前群
Ｇｂ…後群
Ｓ…明るさ絞り
１０…撮像装置
１１…カメラ本体
１２…マスターレンズ
１１２…アタッチメントレンズ

Claims (26)

1. フォーカシングのために光軸方向に移動するフォーカシングレンズ群を有するマスターレンズと撮像素子を有するカメラ本体との間に装着可能なアタッチメントレンズ装置であって、
   前記アタッチメントレンズ装置は、
   前記マスターレンズと前記カメラ本体とに通信可能な通信部と、
   前記フォーカシングレンズ群を移動させる方向を検出するために光軸方向に往復移動するウォブリング動作を行うウォブリングレンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群の物体側に配置されたウォブリング時固定の物体側レンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群の像側に配置されたウォブリング時固定の像側レンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群を駆動するウォブリング駆動部と、
   を有し、以下の条件式（５）を満足する
   ことを特徴とするアタッチメントレンズ装置。
   ０．５＜φＯ／φＩ＜２．０ ・・・（５）
   ただし、
   φＯは、前記物体側レンズ群の屈折力、
   φＩは、前記像側レンズ群の屈折力
   である。
2. フォーカシングのために光軸方向に移動するフォーカシングレンズ群を有するマスターレンズと撮像素子を有するカメラ本体との間に装着可能なアタッチメントレンズ装置であって、
   前記アタッチメントレンズ装置は、
   前記マスターレンズと前記カメラ本体とに通信可能な通信部と、
   前記フォーカシングレンズ群を移動させる方向を検出するために光軸方向に往復移動するウォブリング動作を行うウォブリングレンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群の物体側に配置されたウォブリング時固定の物体側レンズ群と、
   負の屈折力を有し、前記ウォブリングレンズ群の像側に配置されたウォブリング時固定の像側レンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群を駆動するウォブリング駆動部と、
   を有する
   ことを特徴とするアタッチメントレンズ装置。
3. 前記ウォブリングレンズ群の光軸方向での移動範囲を前記マスターレンズのＦナンバーに応じて変更するアタッチメント制御部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のアタッチメントレンズ装置。
4. フォーカシングのために光軸方向に移動するフォーカシングレンズ群を有するマスターレンズと撮像素子を有するカメラ本体との間に装着可能なアタッチメントレンズ装置であって、
   前記アタッチメントレンズ装置は、
   前記マスターレンズと前記カメラ本体とに通信可能な通信部と、
   前記フォーカシングレンズ群を移動させる方向を検出するために光軸方向に往復移動するウォブリング動作を行うウォブリングレンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群を駆動するウォブリング駆動部と、
   前記ウォブリングレンズ群の光軸方向での移動範囲を前記マスターレンズのＦナンバーに応じて変更するアタッチメント制御部と、
   を有し、
   前記ウォブリングレンズ群の光軸方向への往復移動する範囲が以下の条件式（１）を満足する
   ことを特徴とするアタッチメントレンズ装置。
   Ｄｗｏｂ／（Ｆｎｏ×βｗ×ε）＞０．３ ・・・（１）
   ただし、
   Ｄｗｏｂは、前記ウォブリングレンズ群の光軸方向での移動範囲の半分、
   Ｆｎｏは、前記ウォブリング動作時における前記マスターレンズと前記アタッチメントレンズ装置の合成系のＦナンバー、
   βｗは、前記ウォブリングレンズ群が往復移動する移動範囲の中間に位置し、前記アタッチメントレンズ装置を前記カメラ本体に装着した際の前記アタッチメントレンズ装置の倍率、
   εは、許容錯乱円の半径であり、前記撮像素子の有効撮像領域の対角長をLとしたとき、ε＝０．０００５Lと定義する
   である。
5. 以下の条件式（２）を満足する
   ことを特徴とする請求項４に記載のアタッチメントレンズ装置。
   ０．３＜Ｄｗｏｂ／（Ｆｎｏ×βｗ×ε）＜３．０ ・・・（２）
6. 以下の条件式（３）を満足する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のアタッチメントレンズ装置。
   ０．９５＜βｗ＜１．３ ・・・（３）
   ただし、
   βｗは、ウォブリングレンズ群が往復移動する移動範囲の中間に位置し、前記アタッチメントレンズ装置を前記カメラ本体に装着した際の前記アタッチメントレンズ装置の倍率
   である。
7. 前記ウォブリングレンズ群の物体側に配置されたウォブリング時固定の物体側レンズ群と、
   前記ウォブリングレンズ群の像側に配置されたウォブリング時固定の像側レンズ群と、
   をさらに有する
   ことを特徴とする請求項４又は５記載のアタッチメントレンズ装置。
8. 前記ウォブリングレンズ群は正の屈折力を持ち、前記屈折力は前記物体側レンズ群と前記像側レンズ群のそれぞれの屈折力の絶対値よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１乃至３、又は７に記載のアタッチメントレンズ装置。
9. 前記物体側レンズ群と前記像側レンズ群が共に負の屈折力を持つ
   ことを特徴とする請求項１乃至３、７又は８に記載のアタッチメントレンズ装置。
10. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１乃至３、７乃至９の何れか一項に記載のアタッチメントレンズ装置。
    −０．９＜φｗ／（φＯ＋φＩ）＜−０．７ ・・・（４）
    ただし、
    φｗは、前記ウォブリングレンズ群の屈折力、
    φＯは、前記物体側レンズ群の屈折力、
    φＩは、前記像側レンズ群の屈折力
    である。
11. 以下の条件式（５）を満足する
    ことを特徴とする請求項２、７乃至１０の何れか一項に記載のアタッチメントレンズ装置。
    ０．５＜φＯ／φＩ＜２．０ ・・・（５）
    ただし、
    φＯは、前記物体側レンズ群の屈折力、
    φＩは、前記像側レンズ群の屈折力
    である。
12. 前記ウォブリングレンズ群は、物体側に凸面を向けた物体側面と像側に凸面を向けた像側面を持ち、
    以下の条件式（６）を満足する両凸形状のレンズである
    ことを特徴とする請求項１乃至３、７乃至１１のいずれか１つに記載のアタッチメントレンズ装置。
    −０．８＜（ＲｗＯ＋ＲｗＩ）／（ＲｗＯ−ＲｗＩ）＜−０．１ ・・・（６）
    ただし、
    ＲｗＯは、前記ウォブリングレンズ群の物体側面の曲率半径、
    ＲｗＩは、前記ウォブリングレンズ群の像側面の曲率半径
    である。
13. 前記ウォブリングレンズ群は、両凸形状の単レンズである
    ことを特徴とする請求項１乃至３、７乃至１２のいずれか１つに記載のアタッチメントレンズ装置。
14. 前記ウォブリングレンズ群は、物体側に凸面を向けた物体側面を持ち、
    前記物体側レンズ群は、ウォブリングレンズ群に対向する凹面を有し、
    以下の条件式（７）及び（８）を満足する
    ことを特徴とする請求項１乃至３、７乃至１３のいずれか１つに記載のアタッチメントレンズ装置。
    ０．５＜ＲＯＩ／ＲｗＯ＜２．０ ・・・（７）
    ０．５＜ＲｗＩ／ＲＩＯ＜２．９ ・・・（８）
    ただし、
    ＲｗＯは、前記ウォブリングレンズ群の物体側面の曲率半径、
    ＲＯＩは、前記物体側レンズの前記ウォブリングレンズ群に対向する凹面の曲率半径、
    ＲｗＩは、前記ウォブリングレンズ群の像側面の曲率半径
    ＲＩＯは、前記像側レンズ群の前記ウォブリングレンズ群に対向する面の曲率半径、
    である。
15. 前記物体側レンズ群は、正レンズと像側に凹の負レンズからなり、
    前記像側レンズ群は、物体側に凹のレンズと前記物体側に凹のレンズとは屈折力の符号が異なる像側レンズからなり、一方が正レンズ、他方が負レンズであり、
    以下の条件式（９）及び（１０）を満足する
    ことを特徴とする請求項１乃至３、７乃至１４のいずれか１つに記載のアタッチメントレンズ装置。
    −２５＜νＯｐ−νＯｎ＜−１５ ・・・（９）
    １０＜ νＩｐ−νＩｎ＜２５ ・・・（１０）
    ただし、
    νＯｐは、物体側レンズ群中の正レンズのアッベ数、
    νＯｎは、物体側レンズ群中の負レンズのアッベ数、
    νＩｐは、像側レンズ群中の正レンズのアッベ数、
    νＩｎは、像側レンズ群中の負レンズのアッベ数
    である。
16. フォーカシングのために光軸方向に移動するフォーカシングレンズ群を有するマスターレンズと、
    撮像素子を有するカメラ本体と、
    請求項１乃至１５のいずれか１つに記載のアタッチメントレンズ装置と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
17. 前記マスターレンズ、前記カメラ本体及び前記アタッチメントレンズ装置は、それぞれが通信可能な通信部を有し、
    前記カメラ本体は、前記ウォブリングレンズ群の往復移動により生じるコントラストの変化に基づき前記マスターレンズ中の前記フォーカシングレンズ群を移動させる信号を発生させるフォーカスレンズ群駆動信号発生部を有する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
18. 撮像面を有し、その撮像面上のコントラストを検出してフォーカシングを行うオートフォーカス機構を有するレンズ交換可能なカメラ本体と、
    電動にて作動するフォーカスレンズ群を有し、前記カメラ本体と電気的に接続可能であり、前記カメラ本体のフランジバックよりも長いフランジバックを有するマスターレンズと、
    前記マスターレンズと前記カメラ本体との間に装着し、前記マスターレンズと前記カメラ本体とをそれぞれに機械的、電気的に接続可能とし、1以上のレンズを内蔵するアタッチメントレンズ装置と、
    を有し、
    前記マスターレンズ、前記カメラ本体及び前記アタッチメントレンズ装置のそれぞれが相互に通信可能な撮像システムであって、
    前記アタッチメントレンズ装置は、
    前記アタッチメントレンズ装置内の全部、または一部のレンズを光軸方向に移動可能なウォブリングレンズ群を有し、
    前記マスターレンズと前記アタッチメントレンズ装置が前記カメラ本体に装着され、
    前記撮像面上でのコントラスト評価値の低い状態では、前記撮像面におけるコントラストを検出しながら、前記マスターレンズ中の前記フォーカスレンズ群を一定方向に移動させ、コントラスト評価値の一番高い位置と前記撮像面位置がほぼ一致するような位置に前記マスターレンズの前記フォーカスレンズ群を停止させ、
    合焦位置付近では前記アタッチメントレンズ装置中の前記ウォブリングレンズ群を光軸方向に往復移動させて往復移動の両端付近のコントラストを検出し、両端のコントラスト評価値がほぼ一定となるように、前記マスターレンズの前記フォーカスレンズ群を移動させて合焦状態を維持する
    ＡＦ制御機構を有する
    ことを特徴とする撮像システム。
    ここで、
    前記カメラ本体のフランジバックとは、前記カメラ本体の前記アタッチメントレンズ装置への装着面から、前記撮像面までの距離であり、
    前記マスターレンズのフランジバックとは、前記マスターレンズの前記アタッチメントレンズ装置への装着面から、前記マスターレンズの焦点面までの距離である。
19. 撮像面を有し、その撮像面上のコントラストを検出してフォーカシングを行うオートフォーカス機構を有するレンズ交換可能なカメラ本体と、
    電動にて作動するフォーカスレンズ群を有し前記カメラ本体と電気的に接続可能であり、前記カメラ本体のフランジバックよりも長いフランジバックを有するマスターレンズと、
    前記マスターレンズと前記カメラ本体との間に装着し、前記マスターレンズと前記カメラ本体とをそれぞれに機械的、電気的に接続可能とし、1以上のレンズを内蔵するアタッチメントレンズ装置と、
    を有し、
    前記マスターレンズ、前記カメラ本体、前記アタッチメントレンズ装置のそれぞれが通信可能な撮像システムであって、
    前記アタッチメントレンズ装置は、
    前記アタッチメントレンズ装置内の全部、または一部のレンズを光軸方向に移動可能なウォブリングレンズ群を有し、
    前記マスターレンズと前記アタッチメントレンズ装置が前記カメラ本体に装着され、
    前記撮像面上でのコントラスト評価値の低い状態では、前記撮像面におけるコントラストを検出しながら、前記マスターレンズ中の前記フォーカスレンズ群を一定方向に移動させ、
    コントラスト評価値が所定のレベルを越えたならば、前記フォーカスレンズ群を停止させ、
    前記フォーカスレンズ群を停止させた状態で前記アタッチメントレンズ装置中の前記ウォブリングレンズ群を光軸方向に往復移動させて往復移動の両端付近のコントラスト評価値がほぼ一定となるように、前記マスターレンズの前記フォーカスレンズ群を移動させて合焦状態へ到達する
    ＡＦ制御機構を有する
    ことを特徴とする撮像システム。
    ここで、
    前記カメラ本体のフランジバックとは、前記カメラ本体の前記アタッチメントレンズ装置への装着面から、前記撮像面までの距離であり、
    前記マスターレンズのフランジバックとは、前記マスターレンズの前記アタッチメントレンズ装置への装着面から、前記マスターレンズの焦点面までの距離である。
20. 前記カメラ本体は、歪曲収差補正を画像補正で補助する画像処理部を有する
    ことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の撮像システム。
21. 前記カメラ本体は、
    コントラスト検出を行った画像を表示する表示部と、
    コントラスト検出を行った画像を記録する記録部と、
    をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２０のいずれか１つに記載の撮像システム。
22. 前記カメラ本体は、
    前記ウォブリングレンズ群を光軸方向に往復移動させてコントラスト検出を行う際の画像を取り込む画像取り込み部と、
    その取り込んだ画像に対して、歪曲収差の電気補正を前記ウォブリングレンズ群の移動と取り込みの状態に合わせて行う画像補正部と、
    前記画像補正後の画像を用いて表示する表示部と、
    前記画像補正後の画像を記録する記録部と、
    をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２１のいずれか１つに記載の撮像システム。
23. 前記マスターレンズのイメージサークルと、前記カメラ本体のイメージサークルは略同一である
    ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２２のいずれか１つに記載の撮像システム。
24. コントラスト評価時の前記マスターレンズの実絞り値によって、前記ウォブリングレンズ群は移動速度と移動量の少なくともいずれかが変化する
    ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２３のいずれか１つに記載の撮像システム。
25. 前記マスターレンズ群と前記カメラ本体は直接通信せず、前記アタッチメントレンズ装置とを介して前記マスターレンズ群と前記カメラ本体と前記アタッチメントレンズ装置とが一体的に制御される
    ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２４のいずれか１つに記載の撮像システム。
26. 前記マスターレンズ、前記アタッチメントレンズ装置又は前記カメラ本体のいずれかは、前記マスターレンズと前記ウォブリングレンズ装置が接続された状態のパラメータが記録されたパラメータ記録部を有し、
    前記カメラ本体はフォーカシング動作時には前記パラメータを使用する
    ことを特徴とする請求項１８乃至請求項２５のいずれか１つに記載の撮像システム。
    

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