JP7242318B2

JP7242318B2 - レンズ装置および撮像装置

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Publication number: JP7242318B2
Application number: JP2019015848A
Authority: JP
Inventors: 景木下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2023-03-20
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: JP2020122923A

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関するものである。

例えば放送用レンズ装置等のレンズ装置は、そのサイズの制約から、像面中心部での光量に対して像面周辺部での光量（周辺光量）が低下するように設計されている。このような周辺光量の低下の程度は、開口絞りの開放状態とＦ２．８の状態とでは互いに異なる。すなわち、当該低下の程度は、開口絞りを絞ることによって低下する。また、当該低下の程度は、ズーミングの状態やフォーカシングの状態によっても変化する。さらに、周辺光量の低下とは別に、像面中心部での光量も、広角端から望遠端へのズーミングにおいて、特定のズーミングの状態（焦点距離）までは一定で、当該状態以降は低下する。この現象は、いわゆるＦドロップ（またはＦ落ち）ともいわれる現象である。ここで、特許文献１は、周辺光量の低下を補正するための情報と、倍率色収差を補正するための情報とをカメラ装置（撮像装置本体）に送信する機能を有するレンズ装置を開示している。

特開２００８－０９６９０７号公報

特許文献１のレンズ装置は、カメラ装置において周辺光量の低下を補正（補償）することを可能にするところ、カメラ装置においてＦドロップを補正することを可能にすることは開示していない。また、そのような補正は、それに要する膨大なデータをレンズ装置からカメラ装置へ送信して初めて可能となる。ところが、カメラ装置へは、その種類によって、メモリの記憶容量の制約や、レンズ装置を搭載してからの起動時間の制約、補正処理の能力の制約等から、すべてのデータをレンズ装置から送信できない場合がある。そのような場合、カメラ装置は、光量補正（光量補償）を全く行えないことになりうる。本発明は、例えば、種々のカメラ装置での光量補償処理に有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの側面は、カメラ装置に着脱可能なレンズ装置であって、
前記レンズ装置を介した前記カメラ装置での撮像により得られた画像データの光量補償のための情報の送信を前記カメラ装置に対して行う通信部と、
処理部と、
を有し、
前記情報は、像高に関してｎ次多項式（ｎは１以上の整数）における各項の係数の情報を含み、
前記ｎ次多項式における、像高に関して０次の項の係数は、前記レンズ装置のズームの状態にしたがって変化する係数であり、
前記処理部は、前記カメラ装置に関する情報に基づいて、前記各項の係数のうち前記０次の項の係数のみの情報を前記通信部に送信させることを特徴とするレンズ装置である。

本発明によれば、例えば、種々のカメラ装置での光量補償処理に有利なレンズ装置を提供することができる。

周辺光量の低下を例示する図Ｆドロップを例示する図実施形態１に係る構成例を示す図実施形態１に係る処理の流れを例示する図実施形態２に係る処理の流れを例示する図光量補償データの構成例を示す図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

〔実施形態１〕
ここで、図１は、周辺光量の低下を例示する図である。同図は、開口絞りの開放状態（Ｆ１．８の状態）およびＦ２．８の状態それぞれでの周辺光量の低下を例示し、また、開口絞りを絞ることにより、周辺光量の低下の程度が減少することを示している。図２は、Ｆドロップを例示する図である。図３は、実施形態１に係る構成例を示す図である。同図において、１０は、撮像条件の変更のために可動の光学部材を含むレンズ装置である。２０は、レンズ装置１０が装着された状態でのレンズ装置の像面に配された撮像素子を有するカメラ装置（撮像装置本体）である。レンズ装置１０は、カメラ装置２０に着脱可能なものである。

１０１は、フォーカシングのために可動の光学部材としてのフォーカスレンズ群（フォーカスレンズユニットともいう）である。１０２は、ズーミングのために可動の光学部材としてのズームレンズ群（ズームレンズユニットともいう）である。１０３は、光量調整のために可動の光学部材としての開口絞り（アイリスユニットともいう）である。１０４は、フォーカスレンズ群の状態（位置）の検出を行うための検出部（第１検出部ともいう）である。１０５は、ズームレンズ群の状態（位置）の検出を行うための検出部（第２検出部ともいう）である。１０６は、開口絞りの状態（開度）の検出を行うための検出部（第３検出部ともいう）である。検出部１０４ないし１０６は、それぞれ、例えば、エンコーダ（例えばアブソリュートエンコーダ）を含みうる。

１０７は、検出部１０４ないし１０６それぞれの出力に基づいて、レンズ装置１０の状態（撮像条件ともいう）を取得する状態取得部である。状態取得部１０７は、当該状態を、例えば、取りうる状態の範囲内で正規化されたフォーカスレンズ群の状態、取りうる状態の範囲内で正規化されたズームレンズ群の状態、および取りうる状態の範囲内で正規化された開口絞りの状態として取得する。なお、当該正規化されたフォーカスレンズ群の状態は、例えば、当該範囲の一端を０とし、当該範囲の他端を９９９９として、０以上９９９９以下の値で示されうる。他の可動の光学部材についても同様である。また、可動の光学部材は、以上に示したものには限られない。当該光学部材は、例えば、光路に対して挿抜可能なコンバージョンレンズ群（エクステンダーレンズ群等の焦点距離変換レンズ群）を含みうる。また、当該光学部材は、例えば、フランジバック調整のために可動のレンズ群や、マクロ撮影（接写または映像効果としての意図的デフォーカス）のために可動のレンズ群等を含みうる。当該光学部材は、カメラ装置での撮像により得られた画像データの光量補償処理にあたって考慮すべきものを含みうる。当該考慮すべき他の光学部材を含む場合、レンズ装置１０の状態（撮像条件）は、当該考慮すべき他の光学部材の状態にも基づいて取得される。１０８は、当該光量補償処理に要するデータ（光量補償データ）を記憶するデータ記憶部であり、例えば、ＦＬＡＳＨＲＯＭメモリ等の不揮発メモリを含んで構成されうる。ここで、当該光量補償データは、レンズ装置１０の光学特性に固有のデータである。

１０９は、カメラ装置２０に関する情報に基づいて、カメラ装置２０に送信する光量補償データの情報を決定する送信情報決定部である。１１０は、カメラ装置２０との通信を行うための通信部である。送信情報決定部１０９により決定される光量補償データの情報は、像高に関してｎ次の多項式（ｎ次の式ともいう）の係数に関する情報を含む。各係数は、上述したレンズ装置１０の状態の関数となっている。例えば、各係数は、フォーカスレンズ群の状態、ズームレンズ群の状態、および開口絞りの状態にしたがって変化する３次元配列（一般的にはＭ次元配列；Ｍは、それに依存して係数が変化する状態の数としての１以上の整数）のデータとしうる。送信情報決定部１０９により決定された光量補償データの情報は、通信部１１０を介して、カメラ装置に送信される。ｎ次の式における、像高に関して０次の項は、像高には依存しない項であるから、当該０次の項の係数は、Ｆドロップに係る光量補償データとして使用している。ここで、ｎ次の多項式は、ｎ＝４の場合、像高をｈとして、次式（１）で表せる。
Ａ_４ｈ^４＋Ａ_３ｈ^３＋Ａ_２ｈ^２＋Ａ_１ｈ＋Ａ_０・・・（１）

データ記憶部１０８は、光量補償データとして、各係数Ａ_４、Ａ_３、Ａ_２、Ａ_１、およびＡ_０のデータを記憶している。なお、各係数は、上述したように、Ｍ次元配列のデータとしうる。ここで、図６は、光量補償データの構成例を示す図である。同図において、光量補償データは、分割数データ、分割点データ、および係数データから構成されている。分割数データは、フォーカス状態分割数データ、ズーム状態分割数データ、および開口絞り状態分割数データから構成されている。フォーカス状態分割数データは、とりうるフォーカス状態の範囲をいくつの部分に分割するかを表すデータである。ズーム状態分割数データは、とりうるズーム状態の範囲をいくつの部分に分割するかを表すデータである。開口絞り状態分割数データは、とりうる開口絞りの状態の範囲をいくつの部分に分割するかを表すデータである。分割点データは、フォーカス状態分割点データ、ズーム状態分割点データ、および開口絞り状態分割点データから構成されている。フォーカス状態分割点データは、当該フォーカス状態の範囲の複数の部分それぞれのフォーカス状態を表すデータである。ズーム状態分割点データは、当該ズーム状態の範囲の複数の部分それぞれのズーム状態を表すデータである。開口絞り状態分割点データは、当該開口絞りの状態の範囲の複数の部分それぞれの開口絞りの状態を表すデータである。係数データは、フォーカス状態分割点、ズーム状態分割点、および開口絞り状態分割点の組合せごとの、ｎ次の多項式の各次数の項の係数データから構成されている。ここで、フォーカス状態分割数データがＦｎｕｍである場合は、フォーカス状態分割点の数は、Ｆｎｕｍとなる。ズーム状態分割数データがＺｎｕｍである場合は、ズーム状態分割点の数は、Ｚｎｕｍとなる。開口絞り状態分割数データがＩｎｕｍである場合は、開口絞り状態分割点の数は、Ｉｎｕｍとなる。係数データに係るｎ次の多項式は、例えば、式（１）の４次の多項式としうる。なお、ｎは、４には限定されず、１以上の整数であり、好ましくは、３以上の整数である。

係数データの個数は、例えば、フォーカス状態分割数、ズーム状態分割数、および開口絞り状態分割数をそれぞれＦｎｕｍ、Ｚｎｕｍ、およびＩｎｕｍとし、多項式の最大次数をｎとすると、（ｎ＋１）×Ｆｎｕｍ×Ｚｎｕｍ×Ｉｎｕｍ個となる。なお、当該ｎ次の多項式は、次式（２）で表せる。
Ａ_ｎｈ^ｎ＋・・・・＋Ａ_３ｈ^３＋Ａ_２ｈ^２＋Ａ_１ｈ＋Ａ_０・・・（２）

ここで、状態取得部１０７、データ記憶部１０８、送信情報決定部１０９、および通信部１１０は、処理部を構成し、当該処理部は、例えば、単一または複数のプロセッサ（ＣＰＵ等）を含んで構成されうる。

つづいて、カメラ装置２０について説明する。カメラ装置２０において、２０１は、レンズ装置１０がカメラ装置に装着された状態でのレンズ装置１０の像面に配された撮像素子である。撮像素子２０１は、レンズ装置によって形成された（光学）像を取得（受光または撮像）するためのものであり、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサーとしうる。２０２は、撮像素子２０１により取得された画像信号に基づいて、画像データ（映像データまたは動画データ）を生成する画像データ生成部である。２０３は、カメラ装置に関する情報を記憶している情報記憶部である。２０４は、レンズ装置１０（の通信部１１０）と通信するための通信部である。２０５は、レンズ装置１０から送信された光量補償データを記憶するデータ記憶部であり、例えば、ＦＬＡＳＨＲＯＭメモリ等の不揮発メモリを含んで構成されうる。ここで、情報記憶部２０３に記憶されている情報は、データ記憶部２０５が光量補償データを記憶できる記憶容量（データサイズ）や、撮像素子２０１のイメージサイズ、カメラ装置が光量補償データの受信に要する時間の許容値（上限値）等の情報である。当該情報は、光量補償（処理）のためにカメラ装置２０の有するリソースに関する情報としうる。当該情報は、以上に例示した情報には限られず、レンズ装置１０がカメラ装置へ送信する光量補償データに係る送信情報をレンズ装置が特定（限定）するのに有用なものとしうる。２０６は、データ記憶部に記憶された光量補償データと、レンズ装置１０の状態（撮影条件）とに基づいて、画像データ生成部２０２により生成された画像データに対する補償量（補正量）を決定する補償量決定部である。２０７は、画像データ生成部２０２により生成された画像データに対して、補償量決定部２０６により決定された補償量に基づいて、画像処理（光量補償のための処理）を行う画像処理部である。画像データ生成部２０２、情報記憶部２０３、通信部２０４、データ記憶部２０５、補償量決定部２０６、画像処理部２０７は、処理部を構成し、当該処理部は、例えば、単一または複数のプロセッサ（ＣＰＵ等）を含んで構成されうる。２０８は、画像処理部により得られた画像データに基づいて画像（動画像）の表示を行う表示部であり、例えば、液晶表示部としうる。

本実施形態において、被写体からの光がレンズ装置１０に入射してから、光量補償された画像データとして表示されるまでの流れは以下のとおりである。レンズ装置１０に入射した光は、フォーカスレンズ群１０１、ズームレンズ群１０２、および開口絞り１０３を介して、撮像素子２０１上に像を結ぶ。撮像素子２０１は、当該像を電気信号に変換し、画像データ生成部２０２は、当該電気信号に基づいて画像データを生成し、当該画像データを画像処理部２０７へ出力する。画像処理部２０７は、画像データ生成部２０２からの画像データに対して、補償量決定部２０６により決定された補償量に基づいて画像処理を行い、光量補償後の画像データを表示部２０８へ出力する。このようにして、レンズ装置１０の光学特性に起因する光量低下の補償された画像が表示部２０８により表示される。

ここで、図４は、実施形態１に係る処理の流れを例示する図である。当該処理は、カメラ装置２０に送信する光量補償データに係る情報の決定を含むレンズ装置１０における処理である。当該処理では、レンズ装置１０が装着されるカメラ装置２０のデータ記憶容量の制約が過度に大きい（データ記憶容量が過度に小さい）場合でも光量補償を行えるようになっている。本実施形態においては、光量補償データをカメラ装置２０へ送信する処理は、レンズ装置１０とカメラ装置２０との間の通信が確立した後に直ちに行われる。よって、その後、直ちに、撮像により得られた画像データに光量補償処理を実行できる。

同図において、処理が開始すると、ステップＳ１０１では、レンズ装置１０の通信部１１０は、カメラ装置２０（の通信部２０４）からカメラ装置２０に関する情報を受信する。当該情報は、ここでは、カメラ装置２０のデータ記憶部２０５により記憶できるデータサイズ（記憶容量）の情報を含んでいる。つづくＳ１０２では、送信情報決定部１０９は、Ｓ１０１で受信した情報における上記のデータサイズが閾値以上かの判断を行う。当該閾値は、レンズ装置のデータ記憶部１０８における光量補償データの全体（ｎ次の多項式の全ての係数）のデータサイズとしうる。当該判断の結果が肯定的（Ｙｅｓ）である場合、ステップＳ１０３に処理が進められる。当該判断の結果が否定的（Ｎｏ）である場合、ステップＳ１０４に処理が進められる。ステップＳ１０３では、カメラ装置２０へ送信する情報をｎ次多項式のすべての係数に関する情報に決定する。ステップＳ１０４では、カメラ装置２０へ送信する情報をｎ次多項式の０次の項の係数のみに関する情報に決定する。

つづくＳ１０５では、ステップＳ１０３およびステップＳ１０４のいずれかで決定のなされた情報をレンズ装置の通信部１１０がカメラ装置２０（の通信部２０４）へ送信する。ステップＳ１０６では、状態取得部１０７は、検出部１０４で検出された状態、検出部１０５で検出された状態、および検出部１０６で検出された状態に基づいて、レンズ装置１０の状態（撮影条件）に関する情報を取得する。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で取得されたレンズ装置１０の状態に関する情報をカメラ装置２０（の通信部２０４）へ通信部１１０が送信する。以降は、ステップＳ１０６の処理とステップＳ１０７の処理とを繰り返し順次実行することになる。このことにより、例えば予め定められた周期ごと（例えば画像フレーム周期ごと）のレンズ装置の状態（撮影条件）に対応する光量補償データに基づいて画像データの光量補償処理をカメラ装置２０が実行できる。なお、予め定められた終了条件が満たされた場合、以上の処理の流れは終了しうる。

以上の処理の流れにより、記憶容量が少ないカメラ装置であっても、必要なデータ量を大幅に削減したｎ次の多項式の０次の項の係数（定数）の情報に基づく光量補償（像高に依存しない光量低下（いわゆるＦドロップ）に係る光量補償）を行うことができる。よって、カメラ装置において光量補償処理を全く行えないケースを低減しうるものである。なお、カメラ装置２０からの要求（問合せ）に応じて随時に光量補償データを送信するようにレンズ装置１０を構成してもよい。以上に説明したように、本実施形態によれば、例えば、種々のカメラ装置での光量補償処理に有利なレンズ装置を提供することができる。

〔実施形態２〕
つづいて、実施形態２について説明する。本実施形態に係る構成例は、実施形態１に係る図３の構成例と同様の構成例としうる。実施形態１において説明したように、レンズ装置１０からカメラ装置２０へ光量補償データに係る情報を送信するのは、それらの間での通信が確立したときの直後である。ここで、一部のカメラ装置は、起動（電源投入）後、直ちに撮影（撮像）が可能となることを要する。そのようなカメラ装置は、光量補償データに係るｎ次の多項式のすべての係数の情報をレンズ装置から受信するのに要する時間は、許容できない。このことを考慮し、本実施形態に係るレンズ装置１０は、そのようなカメラ装置２０に対しては、送信時間を短縮すべく、ｎ次の多項式の０次の項（定数項）の係数（定数）Ａ_０のみの情報を送信するようにしている。

図５は、実施形態２に係る処理の流れを例示する図である。同図について、実施形態１に係る処理の流れ（図４）とは異なる部分について説明し、同様の部分については説明を省略する。同図において、ステップＳ２０１では、レンズ装置１０の通信部１１０は、カメラ装置２０（の通信部２０４）からカメラ装置２０に関する情報を受信する。当該情報は、ここでは、カメラ装置が光量補償データの受信に要する時間の許容値（許容時間）の情報を含んでいる。つづくＳ２０２では、送信情報決定部１０９は、Ｓ２０１で受信した情報における上記の許容値が閾値以上かの判断を行う。当該閾値は、レンズ装置のデータ記憶部１０８における光量補償データの全体（ｎ次の多項式の全ての係数）の情報をレンズ装置１０がカメラ装置２０へ送信するのに要する時間としうる。当該判断の結果が肯定的（Ｙｅｓ）である場合、ステップＳ１０３に処理が進められる。当該判断の結果が否定的（Ｎｏ）である場合、ステップＳ１０４に処理が進められる。ステップＳ１０３ないしステップＳ１０７での処理は、実施形態１における処理と同様である。

以上の処理の流れにより、光量補償データの受信に要する時間の許容値（許容時間）の小さい（短い）カメラ装置であっても、必要な受信時間を大幅に削減したｎ次の多項式の０次の項の係数（定数）のみの情報に基づく光量補償を行うことができる。ここで、当該光量補償は、像高に依存しない光量低下（いわゆるＦドロップ）に係る光量補償としうる。よって、カメラ装置において光量補償処理を全く行えないケースを低減しうるものである。なお、カメラ装置２０からの要求（問合せ）に応じて随時に光量補償データを送信するようにレンズ装置１０を構成してもよい。以上に説明したように、本実施形態によれば、例えば、種々のカメラ装置での光量補償処理に有利なレンズ装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims

カメラ装置に着脱可能なレンズ装置であって、
前記レンズ装置を介した前記カメラ装置での撮像により得られた画像データの光量補償のための情報の送信を前記カメラ装置に対して行う通信部と、
処理部と、
を有し、
前記情報は、像高に関するｎ次多項式（ｎは１以上の整数）における各項の係数の情報を含み、
前記ｎ次多項式における、像高に関して０次の項の係数は、前記レンズ装置のズームの状態にしたがって変化する係数であり、
前記処理部は、前記カメラ装置に関する情報に基づいて、前記各項の係数のうち前記０次の項の係数のみの情報を前記通信部に送信させることを特徴とするレンズ装置。
前記通信部は、前記カメラ装置に関する情報の受信を前記カメラ装置から行うことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
前記処理部は、前記ズームの状態に関する情報を前記通信部に送信させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ装置。
前記各項の係数は、前記レンズ装置のズームの状態、前記レンズ装置のフォーカスの状態、および前記レンズ装置の開口絞りの状態にしたがって変化する係数であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記カメラ装置に関する情報は、前記光量補償のために前記カメラ装置の有するリソースに関する情報であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記処理部は、前記リソースの量が閾値以上でない場合に、前記０次の項の係数のみの情報を前記通信部に送信させることを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
前記カメラ装置に関する情報は、前記光量補償のための情報の送信に前記カメラ装置が許容する時間に関する情報であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
前記処理部は、前記時間が閾値以上でない場合に、前記０次の項の係数のみの情報を前記通信部に送信させることを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
前記ｎは、３以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置によって形成された像を撮像する撮像素子を有するカメラ装置とを有することを特徴とする撮像装置。