JP6488429B2 - レンズ装置、撮像装置、レンズ装置の焦点ずれ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ装置、撮像装置、レンズ装置の焦点ずれ補正方法に関する。

例えば、テレビカメラは、カメラ本体にレンズ装置を接続することにより構成される。このレンズ装置に含まれる撮像光学系は、複数のレンズを含み、これら複数のレンズは鏡筒内において、それぞれ所定の位置関係となるようにして組み込まれて、鏡筒内のレンズ支持部材によって支持される。

この鏡筒内に収容された複数のレンズの中には、熱の影響による膨張又は収縮によって撮像光学系の焦点ずれを生じさせるものが含まれる場合がある。このような焦点ずれによる撮像画像品質の低下を防ぐための技術が特許文献１，２に記載されている。

特許文献１には、鏡筒の内部と外部に温度センサを有するレンズ装置が記載されている。このレンズ装置は、鏡筒の内部と外部の２つの温度センサによって検出される温度情報に基づいて、熱の影響による撮像光学系の焦点ずれを補正している。

特許文献２には、鏡筒内のレンズに温度センサが装着されたレンズ装置が記載されている。このレンズ装置は、温度センサによって検出されたレンズの温度情報に基づいて、熱の影響による焦点ずれを補正している。

なお、熱の影響による撮像光学系の焦点ずれを補正する技術ではないが、特許文献３には、赤外光学系と、赤外光学系に取り付けられた温度センサと、赤外光学系を通して被写体を撮像する撮像素子を収容する筐体と、筐体外周面に取り付けられた温度センサと、を備える撮像装置が記載されている。この撮像装置は、これら２つの温度センサによって検出される温度情報に基づいて、撮像素子のキャリブレーションを行っている。

日本国特開平５−１０３２５５号公報 日本国特開２００２−３４１２４３号公報 日本国特開２００３−２４７８８９号公報

上述した焦点ずれを生じさせる可能性のあるレンズは、フォーカスレンズ等のように鏡筒内において光軸方向に移動自在に支持されているものが多い。この移動自在なレンズに温度センサを直接取り付ける特許文献２のような構成では、撮像光学系の光学特性を確保するために、温度センサの配置又は温度センサの配線の引き回しを工夫する必要があり、レンズ装置の設計自由度が低下する。

また、鏡筒内においてレンズに温度センサを直接取り付けない特許文献１のような構成でも、スペースに余裕があまりない鏡筒内に温度センサを設けるためには、撮像光学系の光学特性に影響を与えない範囲で、温度センサの配置と温度センサの配線の引き回しを工夫する必要があり、レンズ装置の設計自由度が低下する。

特許文献３は、撮像光学系の光学特性の補正を行うことは想定していない。また、赤外光学系に温度センサが直接取り付けられる構成であるため、撮像装置の設計自由度は低い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱による撮像光学系の焦点ずれを、設計自由度を低下させることなく防ぐことのできるレンズ装置とこれを備える撮像装置とレンズ装置の焦点ずれ補正方法を提供することを目的とする。

本発明のレンズ装置は、複数のレンズを含む撮像光学系と、上記撮像光学系を収容する鏡筒と、上記鏡筒の外部に設けられ、上記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサと、上記鏡筒の外部に設けられ、時間変化に対する温度変化を示す温度特性が上記鏡筒とは異なる対象の温度を検出する第二の温度センサと、上記第一の温度センサと上記第二の温度センサの各々によって検出された温度情報に基づいて、上記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、上記撮像光学系の焦点ずれを補正する焦点補正部と、を備えるものである。

本発明の撮像装置は、上記レンズ装置と、上記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、を備えるものである。

本発明のレンズ装置の焦点ずれ補正方法は、複数のレンズを含む撮像光学系と、上記撮像光学系を収容する鏡筒と、を有するレンズ装置の作動方法であって、上記鏡筒の外部に設けられ上記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサ、及び、上記鏡筒の外部に設けられ時間変化に対する温度変化を示す温度特性が上記鏡筒とは異なる対象の温度を検出する第二の温度センサの各々によって検出された温度情報に基づいて、上記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、上記撮像光学系の焦点ずれを補正する焦点補正ステップを備えるものである。

本発明によれば、熱による撮像光学系の焦点ずれを、設計自由度を低下させることなく防ぐことのできるレンズ装置とこれを備える撮像装置とレンズ装置の焦点ずれ補正方法を提供することができる。

本発明の一実施形態であるレンズ装置１００の概略構成を示す模式図である。 図１に示すレンズ装置１００の鏡筒１０、部材４０、及び、特定のレンズの各々の温度特性の一例を示す図である。 図１に示すレンズ装置１００の記憶媒体７０に記憶される第一のデータの一例を示す図である。 図１に示すレンズ装置１００の記憶媒体７０に記憶される第二のデータの一例を示す図である。 図１に示すレンズ装置１００の変形例であるレンズ装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。 図５に示すレンズ装置１００Ａの鏡筒１０の温度、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズの温度、及び、レンズ装置１００Ａの存在する場所の大気の温度特性の一例を示す図である。 図５に示すレンズ装置１００Ａの記憶媒体７０に記憶される第一のデータの一例を示す図である。 図１に示すレンズ装置１００の変形例であるレンズ装置１００Ｂの概略構成を示す模式図である。

図１は、本発明の一実施形態であるレンズ装置１００の概略構成を示す模式図である。

レンズ装置１００は、撮像光学系２０と、撮像光学系２０を収容する例えばアルミニウム又はチタン等の金属で構成された鏡筒１０と、鏡筒１０の外周面に固定された温度センサ３０と、鏡筒１０の外周面に固定された鏡筒１０とは温度特性の異なる部材４０と、部材４０に固定された温度センサ５０と、焦点補正部６０と、記憶媒体７０と、モータ８０と、を備える。

レンズ装置１００は、図示しない撮像素子を搭載する撮像装置に鏡筒１０が装着されて使用される。鏡筒１０が装着された撮像装置では、撮像素子によって撮像光学系２０を通して被写体を撮像し、撮像素子から出力される撮像画像信号を画像処理することで、撮像画像を得ることができる。

撮像光学系２０は、被写体像を撮像装置の撮像素子に結像させるための複数のレンズと、絞り２４と、を備える。

図１の例では、撮像光学系２０は、複数のレンズとして、被写体に焦点を合わせるために光軸方向に移動可能に鏡筒１０によって支持されているフォーカシングレンズ２１と、焦点距離を変えるために光軸方向に移動可能に鏡筒１０によって支持されているバリエータレンズ２２と、光軸方向に移動可能に鏡筒１０によって支持され、バリエータレンズ２２と連動して光軸方向に動いて焦点距離の変更による焦点のずれを補正するコンペンセータレンズ２３と、光軸方向に移動可能に鏡筒１０によって支持されているリレーレンズ２５と、を備える。

フォーカシングレンズ２１、バリエータレンズ２２、コンペンセータレンズ２３、及び、リレーレンズ２５は、それぞれ１つ又は複数のレンズにより構成されている。

フォーカシングレンズ２１、バリエータレンズ２２、コンペンセータレンズ２３、及び、リレーレンズ２５は、それぞれ、予め決められた基準温度の状態で鏡筒１０内における位置が調整されている。

これらフォーカシングレンズ２１、バリエータレンズ２２、及び、コンペンセータレンズ２３の中には、温度が基準値に対して増減すると、レンズの膨張又は収縮等によって撮像品質を許容できないほどに光学特性が変動するレンズである特定のレンズが含まれる。リレーレンズ２５は、この特定のレンズの光学特性が変動することによる撮像光学系２０の焦点ずれ（撮像光学系２０によって結像される被写体像の光軸方向の位置ずれ）を補正するための補正用レンズである。

モータ８０は、焦点補正部６０の指示に基づいてリレーレンズ２５を駆動してリレーレンズ２５の光軸方向の位置を制御する。

温度センサ３０は、鏡筒１０の温度を検出対象とする第一の温度センサである。温度センサ３０としては、熱電対、白金測温抵抗体、又は、サーミスタ測温体等を用いた接触式のもの、或いは、物体から放出される赤外線を計測することで温度を測定する非接触式のもの等が用いられる。

部材４０は、撮像光学系２０に含まれる上記の特定のレンズと温度特性が近い部材であり、例えばガラス又はプラスチック等が用いられる。任意の物体の温度特性とは、その物体の時間変化に対する温度変化のことをいう。２つの温度特性が近いとは、この２つの温度特性が完全に一致する場合の他、この２つの温度特性の差が公差の範囲に収まる場合を含む。

物体の温度特性は、その物体の質量及び比熱によって決まる。このため、部材４０としては、上記の特定のレンズと略同じ質量であり、かつ、上記の特定のレンズと略同じ比熱のものが用いられることが好ましい。２つの質量（又は比熱）が略同じとは、この２つの質量（又は比熱）が完全に一致する場合の他、この２つの質量（又は比熱）の差が公差の範囲に収まる場合を含む。

なお、上記の特定のレンズは、１つのレンズである場合もあれば、複数のレンズである場合もある。

例えば、特定のレンズが略同じ比熱の材料で構成される複数枚のレンズである場合には、部材４０は、複数枚の特定のレンズの合計質量と略同じ質量であり、かつ、この複数枚のレンズと略同じ比熱のものが用いられる。

また、特定のレンズが複数存在している場合には、この複数のレンズの各々の温度特性を単純平均又は加重平均して得られる温度特性が、上記の特定のレンズの温度特性として扱われてもよい。または、この複数のレンズのうち、温度変化による光学特性の変動が最大となるレンズの温度特性が、上記の特定のレンズの温度特性として扱われてもよい。

部材４０は、図１の例では鏡筒１０の外周面に接触して固定されているが、これに限らず、鏡筒１０の外部の任意の場所に配置されていればよい。

温度センサ５０は、部材４０の温度を検出対象とする第二の温度センサである。温度センサ５０としては、熱電対、白金測温抵抗体、又は、サーミスタ測温体等を用いた接触式のもの、或いは、物体から放出される赤外線を計測することで温度を測定する非接触式のもの等が用いられる。

記憶媒体７０は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ等で構成される。記憶媒体７０には、温度センサ３０及び温度センサ５０の各々によって検出される２つの温度情報の差分値と、この２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の上記の特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けた第一のデータを含む焦点ずれ補正用データが予め記憶される。

図２は、図１に示すレンズ装置１００の鏡筒１０、部材４０、及び、特定のレンズの各々の温度特性の一例を示す図である。図２において横軸は経過時間を示し、縦軸は温度を示している。

図２に示す曲線３０ａは鏡筒１０の温度特性を示し、温度センサ３０によって測定して得られたものである。図２に示す曲線５０ａは部材４０の温度特性を示し、温度センサ５０によって測定して得られたものである。図２に示す曲線２０ａは撮像光学系２０に含まれる特定のレンズの温度特性を示し、特定のレンズに温度センサを直接取り付けて測定して得られたものである。

特定のレンズの温度特性と部材４０の温度特性は略同一である。しかし、特定のレンズは鏡筒１０内に配置され、部材４０は鏡筒１０外に配置されており、鏡筒１０の内外では時間経過による温度の変化が異なることから、曲線５０ａと曲線２０ａは僅かにずれたものとなっている。

記憶媒体７０に記憶される焦点ずれ補正用データは、図３に例示される上記の第一のデータと、図４に例示される第二のデータとを含む。

第一のデータは、任意の時間における鏡筒１０と部材４０の各々の温度情報の差分値（図２の符号７０ａ）と、この任意の時間における部材４０の温度情報に対する特定のレンズの温度情報の相対値（図２の符号７０ｂ）と、を対応付けたデータである。

なお、第一のデータは、任意の時間における鏡筒１０と部材４０の各々の温度情報の差分値（図２の符号７０ａ）と、この任意の時間における鏡筒１０の温度情報に対する特定のレンズの温度情報の相対値（図２の符号７０ａと符号７０ｂを合わせた値）と、を対応付けたデータであってもよい。

第二のデータは、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズの温度情報と、補正用レンズであるリレーレンズ２５の移動量と、を対応付けたデータである。

リレーレンズ２５の移動量は、例えば、被写体に近づく方向の移動量をプラスとし、被写体から遠ざかる方向の移動量をマイナスとした数値で表される。リレーレンズ２５の移動量は、特定のレンズの温度が上記の基準温度のときの値が“０”となっている。

レンズ装置１００は、各種のプロセッサとＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含むシステム制御部を有しており、このプロセッサがこのＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、上記の焦点補正部６０として機能する。

各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。

システム制御部１１は、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。

焦点補正部６０は、温度センサ３０によって検出された鏡筒１０の温度情報と、温度センサ５０によって検出された部材４０の温度情報と、記憶媒体７０に記憶されている上記の第一のデータとに基づいて、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズの温度情報を推定する。

更に、焦点補正部６０は、推定した上記の温度情報と記憶媒体７０に記憶されている第二のデータとに基づいて、この温度情報に対応するリレーレンズ２５の移動量を決定し、決定した移動量にしたがってモータ８０を制御して、リレーレンズ２５をこの移動量だけ移動させることで、焦点ずれの補正を行う。

以上のように構成されたレンズ装置１００の動作について説明する。

レンズ装置１００の電源がオンされている状態では、温度センサ３０によって鏡筒１０の温度情報が検出され、温度センサ５０によって部材４０の温度情報が検出されて、焦点補正部６０に入力される。

焦点補正部６０は、温度センサ３０から入力された鏡筒１０の温度情報と、温度センサ５０から入力された部材４０の温度情報とをＲＡＭに一時記憶し、これら２つの温度情報の差分値（符号を無視した絶対値）を算出する。

次に、焦点補正部６０は、記憶媒体７０に記憶されている第一のデータから、算出した上記の差分値に対応する特定のレンズの温度情報の相対値を読み出し、読み出した相対値を、ＲＡＭに記憶した部材４０の温度情報に加算して、特定のレンズの温度情報の推定値を算出する。

なお、記憶媒体７０に記憶される第一のデータが、鏡筒１０の温度情報と部材４０の温度情報の差分値と、鏡筒１０に対する特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータである場合には、焦点補正部６０は、上記のようにして読み出した相対値を、ＲＡＭに記憶した鏡筒１０の温度情報に加算して、特定のレンズの温度情報の推定値を算出する。

次に、焦点補正部６０は、記憶媒体７０に記憶されている第二のデータから、算出した推定値に対応するリレーレンズ２５の移動量を読み出し、読み出した移動量に基づいてモータ８０を制御し、この移動量だけリレーレンズ２５を光軸方向に移動させる。

以上の処理が、レンズ装置１００の起動中は繰り返し行われる。これにより、特定のレンズの温度変化による撮像光学系２０の焦点ずれが防止される。

以上のようにレンズ装置１００によれば、鏡筒１０の外に設けられている温度センサ３０と温度センサ５０の各々によって検出される温度情報に基づいてリレーレンズ２５の光軸方向の位置を制御して撮像光学系２０の焦点ずれを補正することができる。このため、鏡筒１０内に温度センサを設ける必要がないことで、例えば特定のレンズに温度センサを直接装着する場合と比較すると、この温度センサに起因する迷光及びこの温度センサ関連の部材による遮光の恐れをなくすことができる。また、温度センサを特定のレンズと一緒に動かすための機構が不要となり、鏡筒１０内の設計自由度を向上させることができる。この結果、レンズ装置１００の製造コストの低減が可能になる。

レンズ装置１００が放送用のレンズ装置である場合には、鏡筒１０は大きなものとなり、鏡筒１０の内外での温度差が大きくなる。このため、鏡筒１０の温度だけに基づいて焦点ずれを補正したり、鏡筒１０内部の温度だけに基づいて焦点ずれを補正したりするのでは、焦点ずれの補正精度を向上させることが難しい。これに対し、本実施形態によれば、温度センサ３０と温度センサ５０の２つの温度センサの情報に基づいて特定のレンズの温度を推定しているため、焦点ずれの補正を高精度に行うことができる。

また、レンズ装置１００によれば、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズと温度特性が近い温度特性を持つ部材４０が温度センサ５０の検出対象となっている。このため、記憶媒体７０に記憶されている第一のデータと、温度センサ３０と温度センサ５０の各々によって検出される温度情報の差分値と、に基づいて算出される特定のレンズの温度情報の推定精度を向上させることができ、焦点ずれの補正を高い精度で行うことができる。

図５は、図１に示すレンズ装置１００の変形例であるレンズ装置１００Ａの概略構成を示す模式図である。図５において図１と同様の構成には同一符号が付されている。

レンズ装置１００Ａは、部材４０が削除され、温度センサ５０が温度センサ５０Ａに変更された点を除いてはレンズ装置１００と同じ構成である。

温度センサ５０Ａは、レンズ装置１００の存在する場所の大気を検出対象とする第二の温度センサである。大気は、撮像光学系に含まれる特定のレンズとは温度特性が異なる。

温度センサ５０Ａは、例えば外気を取り入れて排出することのできる通風筒を鏡筒１０に取り付けておき、この通風筒内に設置される。温度センサ５０Ａによって検出された温度情報は焦点補正部６０に入力される。

図６は、図５に示すレンズ装置１００Ａの鏡筒１０の温度、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズの温度、及び、レンズ装置１００Ａの存在する場所の大気の温度特性の一例を示す図である。図６において横軸は経過時間を示し、縦軸は温度を示している。図６に示す曲線５０ｂはレンズ装置１００Ａが存在する大気の温度（気温）の変化を示し、温度センサ５０Ａによって測定して得られたものである。

図６に示すように、鏡筒１０の温度と気温との差分値と、特定のレンズの温度との対応関係はレンズ装置１００Ａから実測によって求めることができる。

レンズ装置１００Ａの記憶媒体７０に記憶される第一のデータは、図７に例示されるように、温度センサ３０及び温度センサ５０Ａの各々によって検出される２つの温度情報の差分値と、この２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の上記の特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータとなっている。レンズ装置１００Ａの記憶媒体７０に記憶される第二のデータは、レンズ装置１００の記憶媒体７０に記憶されているものと同じである。

以上のように構成されたレンズ装置１００Ａの動作について説明する。

レンズ装置１００Ａの電源がオンされている状態では、温度センサ３０によって鏡筒１０の温度情報が検出され、温度センサ５０Ａによって大気の温度情報が検出されて、焦点補正部６０に入力される。

焦点補正部６０は、温度センサ３０から入力された鏡筒１０の温度情報と、温度センサ５０Ａから入力された大気の温度情報とをＲＡＭに一時記憶し、これら２つの温度情報の差分値（符号を無視した絶対値）を算出する。

次に、焦点補正部６０は、記憶媒体７０に記憶されている第一のデータから、算出した上記の差分値に対応する特定のレンズの温度情報の相対値を読み出し、読み出した相対値を、ＲＡＭに記憶した大気の温度情報に加算して、特定のレンズの温度情報の推定値を算出する。

なお、記憶媒体７０に記憶される第一のデータが、鏡筒１０の温度情報と大気の温度情報の差分値と、鏡筒１０に対する特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータである場合には、焦点補正部６０は、上記のようにして読み出した相対値を、ＲＡＭに記憶した鏡筒１０の温度情報に加算して、特定のレンズの温度情報の推定値を算出する。

次に、焦点補正部６０は、記憶媒体７０に記憶されている第二のデータから、算出した推定値に対応するリレーレンズ２５の移動量を読み出し、読み出した移動量に基づいてモータ８０を制御し、この移動量だけリレーレンズ２５を光軸方向に移動させる。

以上の処理が、レンズ装置１００Ａの起動中は繰り返し行われる。これにより、特定のレンズの温度変化による撮像光学系２０の焦点ずれが防止される。

以上のように、鏡筒１０の温度情報と大気の温度情報とに基づいてリレーレンズ２５を制御することでも、焦点ずれを高精度に補正することができる。レンズ装置１００Ａによれば、部材４０が不要となるため、製造コストを低減することができる。

図８は、図１に示すレンズ装置１００の変形例であるレンズ装置１００Ｂの概略構成を示す模式図である。図８において図１と同様の構成には同一符号が付されている。

レンズ装置１００Ｂは、部材４０が、バリエータレンズ２２の移動に連動して撮像光学系２０の光軸方向に移動可能に構成されている点を除いては、レンズ装置１００と同じ構成である。部材４０は、鏡筒１０によって光軸方向に移動自在に支持されている。

レンズ装置１００Ｂに設けられる部材４０は、鏡筒１０によって光軸方向に移動自在に支持されており、バリエータレンズ２２が光軸方向に移動すると、この移動方向の逆方向に移動することで、バリエータレンズ２２の重心の振動を防ぐ。

このように、レンズ装置１００Ｂによれば、焦点ずれの補正に必要な温度情報の検出対象を、撮像光学系２０に含まれる光軸方向に移動可能なレンズ群の重心の振動を防ぐための部材４０と兼用することができ、装置の製造コスト低減が可能となる。

また、部材４０は、鏡筒１０の外周面に光軸方向に移動自在に支持されているため、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズが光軸方向に移動可能なレンズである場合には、部材４０の放熱特性と特定のレンズの放熱特性とを近づけることができる。したがって、図２に示した曲線２０ａと曲線５０ａの差をより小さなものとすることができ、特定のレンズの温度の推定精度を向上させることができる。

なお、レンズ装置１００Ｂの部材４０は、バリエータレンズ２２の質量と略同じにする必要があり、質量の選択自由度は少ない。このため、部材４０は、その質量に比熱を乗じた値が、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズの質量と比熱の積算値と略同じになるように材料を調整することで、温度特性を特定のレンズに近づければよい。レンズ装置１００Ｂの部材４０の材料としては、ガラス、水、油、又は、石等を用いることができる。

レンズ装置１００Ｂでは、温度センサ５０の検出対象である部材４０を別の機能を有する部材と兼用するものとした。この変形例として、図１のレンズ装置１００の部材４０が、鏡筒１０によって光軸方向に移動自在に支持された構成であってもよい。この構成によれば、撮像光学系２０に含まれる特定のレンズが光軸方向に移動可能なレンズである場合には、部材４０の放熱特性と特定のレンズの放熱特性とを近づけることができ、特定のレンズの温度の推定精度を向上させる効果を得ることができる。

レンズ装置１００及びレンズ装置１００Ｂの各々において、部材４０の鏡筒１０との接触面積は、撮像光学系２０の特定のレンズの鏡筒１０との接触面積と略同じになるように構成されていることが好ましい。２つの接触面積が略同じであるとは、この２つの接触面積が完全に一致する場合の他、この２つの接触面積の差が公差の範囲に収まっている場合を含む。この構成によれば、部材４０の放熱特性と特定のレンズの放熱特性とを近づけることができるため、特定のレンズの温度の推定精度を向上させることができる。

ここまでは、リレーレンズ２５を補正用レンズとする例について説明してきたが、撮像光学系２０に含まれるリレーレンズ２５以外の他のレンズを補正用レンズとして機能させてもよい。

また、レンズ装置１００、レンズ装置１００Ａ、及び、レンズ装置１００Ｂでは、鏡筒１０の外部に設けられた検出対象の異なる２つの温度センサによって検出される温度情報に基づいて特定のレンズの温度を推定しているが、鏡筒１０の外部に設けられた検出対象の異なる３つ以上の温度センサによって検出される温度情報に基づいて特定のレンズの温度を推定し、推定した温度に基づいて焦点ずれを補正してもよい。

例えば、図１のレンズ装置１００に対し、図５に示す温度センサ５０Ａを追加した構成が考えられる。この構成では、記憶媒体７０に、例えば、温度センサ３０によって検出される鏡筒１０の温度情報及び温度センサ５０によって検出される部材４０の温度情報の第一の差分値と、温度センサ５０Ａによって検出される大気の温度情報及び温度センサ５０によって検出される部材４０の温度情報の第二の差分値と、鏡筒１０の温度情報、部材４０の温度情報、又は、大気の温度情報のいずれかに対する特定のレンズの温度情報の相対値と、が対応付けられたデータが第一のデータとして記憶される。

そして、焦点補正部６０は、温度センサ３０、温度センサ５０、及び、温度センサ５０Ａの各々から入力される温度情報から上記の第一の差分値と第二の差分値を算出し、この２つの差分値の組み合わせに対応する特定のレンズの相対値を第一のデータから読み出し、読み出した相対値を鏡筒１０の温度情報、部材４０の温度情報、又は、大気の温度情報のいずれかに加算することで、特定のレンズの温度情報を推定する。

この構成によれば、特定のレンズの温度情報の推定精度をより向上させることができ、焦点ずれの補正をより高精度に行うことができる。

ここまではレンズ装置と撮像装置とが別体である例を説明したが、本発明は、レンズ装置が一体化されたコンパクトデジタルカメラ等の撮像装置にも適用可能である。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

（１） 複数のレンズを含む撮像光学系と、上記撮像光学系を収容する鏡筒と、上記鏡筒の外部に設けられ、上記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサと、上記鏡筒の外部に設けられ、時間変化に対する温度変化を示す温度特性が上記鏡筒とは異なる対象の温度を検出する第二の温度センサと、上記第一の温度センサと上記第二の温度センサの各々によって検出された温度情報に基づいて、上記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、上記撮像光学系の焦点ずれを補正する焦点補正部と、を備えるレンズ装置。

（２） （１）記載のレンズ装置であって、上記第二の温度センサは、上記複数のレンズに含まれる特定のレンズと温度特性が近い部材を検出対象とするものであるレンズ装置。

（３） （２）記載のレンズ装置であって、上記部材を上記鏡筒の外部に更に備えるレンズ装置。

（４） （３）記載のレンズ装置であって、上記部材は、上記特定のレンズと質量及び比熱が略同じであるレンズ装置。

（５） （３）又は（４）記載のレンズ装置であって、上記部材は、上記鏡筒の外周面に接触しており、上記特定のレンズと上記鏡筒との接触面積と、上記部材と上記鏡筒との接触面積とは略同じであるレンズ装置。

（６） （３）又は（４）記載のレンズ装置であって、上記部材は、上記鏡筒によって上記撮像光学系の光軸方向に移動自在に支持されており、上記特定のレンズは、上記光軸方向に移動可能であるレンズ装置。

（７） （６）記載のレンズ装置であって、上記部材は、上記撮像光学系に含まれるレンズ群が一方向に移動している状態で上記一方向の逆方向に移動して上記レンズ群の重心の振動を防ぐためのものであるレンズ装置。

（８） （２）〜（７）のいずれか１項記載のレンズ装置であって、上記第一の温度センサと上記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値と、上記２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の上記特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータを記憶する記憶媒体を更に備え、上記焦点補正部は、上記２つの温度情報の差分値を算出し、その差分値と上記データとその２つの温度情報のいずれかとに基づいて上記特定のレンズの温度情報を推定し、推定した上記温度情報に基づいて上記撮像光学系の焦点ずれを補正するレンズ装置。

（９） （１）記載のレンズ装置であって、上記第二の温度センサは、大気を検出対象とするものであるレンズ装置。

（１０） （９）記載のレンズ装置であって、上記第一の温度センサと上記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値と、上記２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の上記複数のレンズに含まれる特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータを記憶する記憶媒体を更に備え、上記焦点補正部は、上記２つの温度情報の差分値を算出し、その差分値と上記データとその２つの温度情報のいずれかとに基づいて上記特定のレンズの温度情報を推定し、推定した上記温度情報に基づいて上記撮像光学系の焦点ずれを補正するレンズ装置。

（１１） （１）〜（１０）のいずれか１項記載のレンズ装置と、上記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、を備える撮像装置。

（１２） 複数のレンズを含む撮像光学系と、上記撮像光学系を収容する鏡筒と、を有するレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、上記鏡筒の外部に設けられ上記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサ、及び、上記鏡筒の外部に設けられ時間変化に対する温度変化を示す温度特性が上記鏡筒とは異なる対象の温度を検出する第二の温度センサの各々によって検出された温度情報に基づいて、上記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、上記撮像光学系の焦点ずれを補正する焦点補正ステップを備えるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１３） （１２）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記第二の温度センサは、前記複数のレンズに含まれる特定のレンズと温度特性が近い部材を検出対象とするものであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１４） （１３）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記部材は、前記特定のレンズと質量及び比熱が略同じであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１５） （１３）又は（１４）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記部材は、前記鏡筒の外周面に接触しており、前記特定のレンズと前記鏡筒との接触面積と、前記部材と前記鏡筒との接触面積とは略同じであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１６） （１３）又は（１４）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記部材は、前記鏡筒によって前記撮像光学系の光軸方向に移動自在に支持されており、前記特定のレンズは、前記光軸方向に移動可能であるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１７） （１６）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記部材は、前記撮像光学系に含まれるレンズ群が一方向に移動している状態で前記一方向の逆方向に移動して前記レンズ群の重心の振動を防ぐためのものであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１８） （１３）〜（１７）のいずれか１項記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記レンズ装置は、前記第一の温度センサと前記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値と、前記２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の前記特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータを記憶する記憶媒体を更に備え、前記焦点補正ステップでは、前記２つの温度情報の差分値を算出し、当該差分値と前記データと当該２つの温度情報のいずれかとに基づいて前記特定のレンズの温度情報を推定し、推定した前記温度情報に基づいて前記撮像光学系の焦点ずれを補正するレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（１９） （１２）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記第二の温度センサは、大気を検出対象とするものであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（２０） （１９）記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、前記レンズ装置は、前記第一の温度センサと前記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値と、前記２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の前記複数のレンズに含まれる特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータを記憶する記憶媒体を更に備え、前記焦点補正ステップでは、前記２つの温度情報の差分値を算出し、当該差分値と前記データと当該２つの温度情報のいずれかとに基づいて前記特定のレンズの温度情報を推定し、推定した前記温度情報に基づいて前記撮像光学系の焦点ずれを補正するレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

（２１） 複数のレンズを含む撮像光学系と、上記撮像光学系を収容する鏡筒と、上記鏡筒の外部に設けられ、上記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサと、上記鏡筒の外部に設けられ、時間変化に対する温度変化を示す温度特性が上記鏡筒とは異なる対象の温度を検出する第二の温度センサと、上記第一の温度センサと上記第二の温度センサの各々によって検出された温度情報に基づいて、上記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、上記撮像光学系の焦点ずれを補正するプロセッサと、を備えるレンズ装置。

本発明によれば、熱による撮像光学系の焦点ずれを、設計自由度を低下させることなく防ぐことのできるレンズ装置とこれを備える撮像装置を提供することができる。

以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１６年９月２日出願の日本特許出願（特願２０１６−１７１６１８）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。

１００、１００Ａ、１００Ｂ レンズ装置
１０ 鏡筒
２０ 撮像光学系
２１ フォーカシングレンズ
２２ バリエータレンズ
２３ コンペンセータレンズ
２４ 絞り
２５ リレーレンズ
３０、５０、５０Ａ 温度センサ
４０ 部材
６０ 焦点補正部
７０ 記憶媒体
８０ モータ
２０ａ 特定のレンズの温度特性
３０ａ 鏡筒１０の温度特性
５０ａ 部材４０の温度特性
５０ｂ 大気の温度特性
７０ａ 差分値
７０ｂ 相対値

Claims (11)

1. 複数のレンズを含む撮像光学系と、
   前記撮像光学系を収容する鏡筒と、
   前記鏡筒の外部に設けられた、前記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサと、
   前記鏡筒の外部に設けられた部材であって、時間変化に対する温度変化を示す温度特性が前記複数のレンズに含まれる特定のレンズの温度特性に近い部材を検出対象として、該検出対象の部材の温度を検出する、前記鏡筒の外部に設けられた第二の温度センサと、
   前記第一の温度センサと前記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値と、前記２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の前記特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータを記憶する記憶媒体と、
   前記第一の温度センサと前記第二の温度センサの各々によって検出された２つの温度情報の差分値を算出し、当該差分値と前記記憶媒体に記憶されたデータとに基づいて前記特定のレンズの温度情報を推定し、推定した前記温度情報に基づいて前記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、前記撮像光学系の焦点ずれを補正する焦点補正部と、
   を備えるレンズ装置。
2. 請求項１記載のレンズ装置であって、
   前記検出対象の部材は、前記特定のレンズと質量及び比熱が略同じであるレンズ装置。
3. 請求項１又は２記載のレンズ装置であって、
   前記検出対象の部材は、前記鏡筒の外周面に接触しており、
   前記特定のレンズと前記鏡筒との接触面積と、前記部材と前記鏡筒との接触面積とは略同じであるレンズ装置。
4. 請求項１又は２記載のレンズ装置であって、
   前記検出対象の部材は、前記鏡筒によって前記撮像光学系の光軸方向に移動自在に支持されており、
   前記特定のレンズは、前記光軸方向に移動可能であるレンズ装置。
5. 請求項４記載のレンズ装置であって、
   前記検出対象の部材は、前記撮像光学系に含まれるレンズ群が一方向に移動している状態で前記一方向の逆方向に移動して前記レンズ群の重心の振動を防ぐためのものであるレンズ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載のレンズ装置と、
   前記撮像光学系を通して被写体を撮像する撮像素子と、を備える撮像装置。
7. 複数のレンズを含む撮像光学系と、前記撮像光学系を収容する鏡筒と、を有するレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、
   前記鏡筒の外部に設けられた第一の温度センサで前記鏡筒の温度を検出するとともに、前記鏡筒の外部に設けられた第二の温度センサで、時間変化に対する温度変化を示す温度特性が前記複数のレンズに含まれる特定のレンズの温度特性に近い部材であって、前記鏡筒の外部に設けられた検出対象の部材の温度を検出し、前記第一の温度センサと前記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値を算出する温度差検出ステップと、
   前記第一の温度センサと前記第二の温度センサによって検出される２つの温度情報の差分値と、前記２つの温度情報のいずれかを基準とした場合の前記特定のレンズの温度情報の相対値とを対応付けたデータを記憶する記憶媒体から読み出したデータと前記温度差検出ステップで算出した温度情報の差分値とに基づいて前記特定のレンズの温度情報を推定し、推定した前記温度情報に基づいて前記複数のレンズに含まれる補正用レンズを制御して、前記撮像光学系の焦点ずれを補正する焦点補正ステップと、を備えるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。
8. 請求項７記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、
   前記検出対象の部材は、前記特定のレンズと質量及び比熱が略同じであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。
9. 請求項７又は８記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、
   前記検出対象の部材は、前記鏡筒の外周面に接触しており、
   前記特定のレンズと前記鏡筒との接触面積と、前記検出対象の部材と前記鏡筒との接触面積とは略同じであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。
10. 請求項７又は８記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、
    前記検出対象の部材は、前記鏡筒によって前記撮像光学系の光軸方向に移動自在に支持されており、
    前記特定のレンズは、前記光軸方向に移動可能であるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。
11. 請求項１０記載のレンズ装置の焦点ずれ補正方法であって、
    前記検出対象の部材は、前記撮像光学系に含まれるレンズ群が一方向に移動している状態で前記一方向の逆方向に移動して前記レンズ群の重心の振動を防ぐためのものであるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。

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