JPWO2015146419A1 - レンズ装置およびレンズ装置の補正方法 - Google Patents

Abstract

レンズの表明形状等が均一で無い場合でも焦点位置を高精度に補正できるレンズ装置およびその補正方法を提供する。レンズ51の外周に円環のレンズ固定枠52が取り付けられている。このレンズ固定枠52には，周方向にギア53が形成されている。このギア53に噛み合っているギア54がモータ20Ａによって回転させられる。すると，レンズ51は光軸Ｌを中心として回転する。また，レンズ固定枠52の一部には光軸Ｌ方向に伸びているラック57が形成されている。ラック57の歯57Ａにはピニオン58がかみ合っており，モータ20Ｂによってピニオン58が回転させられる。すると，ラック57が光軸Ｌ方向に動き，レンズ51も光軸Ｌ方向に動く。レンズ51が光軸Ｌを中心に回転するので，レンズ51が周方向に表面形状等が均一でなくとも，改善できる。

Description

この発明は，レンズ装置およびレンズ装置の補正方法に関する。

レンズの高性能化が進み，従来のレンズ加工や調整では対応できないレベルのレンズ位置調整が必要となっている。とくに高精細度テレビジョン放送システムを上回る性能をもつレンズでは，その影響が顕著に現れる。たとえば，箱型レンズにおいては，各機能により，フォーカス・レンズ群，ズーム・レンズ群，防振レンズ群，エクステンダー，マスタ・レンズ群の５箇所に分類できる。理論的なレンズ形状とメカ部品では，各ズーム位置におけるフォーカス位置は一定になるが，レンズの面形状，メカ寸法の加工誤差等により，理想状態からのずれが生じるため，ズーム位置により微妙に焦点位置がずれる現象が現れる（ズーム焦点移動）。また，ズーム・レンズ群の後方に配置される絞りでも，焦点位置がずれる現象を生じる（絞込み焦点移動）。

これらの変化に対し，従来はメカ部品の選択等で対応している。しかしながら，高精細度テレビジョン放送システムを上回る性能においては従来のやり方では対応できなくなってきており，所望の性能を得ることができない。

このために，ズーム位置と焦点位置との対応関係をもとに，ズーム位置に応じてフォーカス・レンズの位置調整を行うものがある（特許文献１）。また，ズーム位置に応じて，フォーカス位置の補正を行うもの（特許文献２），マスター・レンズ群単体で補正を行うものもある（特許文献３）。

特開2004-233892号公報 特開2003-57528号公報 特開平10-186209号公報

しかしながら，特許文献１から３のいずれにおいても焦点位置を高精度に補正できない。たとえば，特許文献２に記載のものでは，焦点移動量の補正をフォーカス・レンズ群で行なっているが，フォーカス・レンズ群の重量が重いので，補正速度を上げることは難しい。また，特許文献３に記載のものでは，焦点移動量の補正をマスタ・レンズ群で行なっているが，マスタ・レンズ群の調整ストロークが補正の上限となるので，ズーム・レンズ群が望遠側に設定されている場合には充分な補正が行われないことがある。とくに，レンズの表面形状や屈折率が均一でない場合には，それらの影響を排除しなければ充分な補正ができない。

この発明は，レンズの表面形状や屈折率が均一で無い場合であっても，焦点位置を高精度に補正できるようにすることを目的とする。

この発明によるレンズ装置は，複数のレンズ，複数のレンズに含まれている１つ以上のレンズを，複数のレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構，複数のレンズの光軸方向の複数の位置と，複数の位置の各々に対応する複数の回転角度とを記憶する記憶部，および複数のレンズに含まれている少なくとも１つのレンズを，記憶部に記憶された複数の回転角度うち，レンズ移動機構によって移動させられるレンズの光軸方向の位置に対応する回転角度で，レンズの光軸を中心に回転させる，レンズ移動機構と独立に駆動可能なレンズ回転機構を備えていることを特徴とする。レンズ移動機構と独立に駆動可能なレンズ回転機構とは，レンズ移動機構の動作に影響を受けないレンズ回転機構をいう。

この発明は，レンズ装置の補正方法も提供している。すなわち，複数のレンズを備えたレンズ装置の補正方法において，レンズ移動機構が，複数のレンズに含まれている１つ以上のレンズを，複数のレンズの光軸方向に移動させ，記憶部が，複数のレンズの光軸方向の複数の位置と，複数の位置の各々に対応する複数の回転角度とを記憶し，レンズ回転機構がレンズ移動機構と独立に駆動可能であり，複数のレンズに含まれている少なくとも１つのレンズを，記憶部に記憶された複数の回転角度うち，レンズ移動機構によって移動させられるレンズの光軸方向の位置に対応する回転角度で，レンズの光軸を中心に回転させるものである。

レンズ回転機構により回転させる少なくとも１つのレンズは，たとえば，複数のレンズのうち，光軸と直交し光軸を中心とする円周方向において，レンズの表面形状および屈折率の少なくとも１つが相対的に不均一なレンズである。

レンズ回転機構により回転させられる少なくとも１つのレンズは，複数のレンズのうち，光学感度が相対的に低いレンズでもよい。

レンズ装置に，ズーム光学系が含まれている場合には，レンズ移動機構により移動させられるレンズは，ズーム光学系に含まれているレンズでもよい。

複数のレンズには，第１の移動単位で移動させられることによって焦点位置を調整するフォーカス光学系，フォーカス光学系の移動単位よりも細かい第２の移動単位で移動させられることによって焦点位置を調整するマスタ光学系，およびズーム倍率を変更するズーム光学系が含まれてもよい。また，入射光量を制限する絞り，ならびにズーム光学系のズーム倍率または絞りの絞り値に対応してあらかじめ定められている焦点位置の変動量にしたがって，フォーカス光学系による焦点位置の調整およびマスタ光学系による焦点位置の調整の少なくとも一方を行わせる調整制御手段をさらに備えてもよい。

焦点位置の調整量を記憶するメモリをさらに備えてもよい。

調整制御手段による焦点位置の調整は，たとえば，ズーム倍率がテレ端ではフォーカス光学系の移動により焦点位置の調整のみとし，ズーム倍率がワイド端では，マスタ光学系の移動による焦点位置の調整のみとするものである。

焦点位置の変動量は，フォーカス光学系の移動による焦点位置の調整量がテレ端に近いほど多くワイド端に近いほど少なく，マスタ光学系の移動による焦点位置の調整量がワイド端に近いほど多くテレ端に近いほど少ないものでもよい。

焦点位置の変動量は，絞りの開口が最小の絞り値の場合にはフォーカス光学系の移動による焦点位置の調整のみとし，絞りの開口が最大の絞り値の場合にはマスタ光学系の移動による焦点位置の調整のみとするものでもよい。

焦点位置の変動量は，フォーカス光学系の移動による焦点位置の調整量が，絞りの開口が最小に近い絞り値ほど多く，絞りの開口が最大に近い絞り値ほど少なく，マスタ光学系の移動による焦点位置の調整量が，絞りの開口が最大に近いほど多く，絞りの開口が最小に近いほど少ないものでもよい。

この発明によると，複数のレンズの光軸方向の複数の位置と，複数の位置の各々に対応する複数の回転角度とが記憶されている。移動させられるレンズの光軸方向の位置に対応する回転角度で，レンズの光軸方向の移動とは独立に，レンズが光軸を中心に回転させられる。光軸方向の位置に応じて，レンズの表面形状，屈折率などの不均一さが無くなるようなレンズの回転角度が記憶されるようにすることにより，レンズの表面形状，屈折率などの不均一さのレンズ装置への悪影響を排除できる。レンズの表面形状や屈折率が均一で無い場合であっても，焦点位置を高精度に補正できるようになる。

テレビ・カメラ用レンズの光学的構成および電気的構成を示している。 レンズ移動機構およびレンズ回転機構を示している。 レンズ，レンズ固定枠およびレンズ保持枠の分解斜視図である。 レンズ固定枠が固定されたレンズの背面図である。 ラックを示す平面図である。 位置／回転角度テーブルの一例である。 ズーム倍率／焦点位置の変動量テーブルの一例である。 絞り値／焦点位置の変動量テーブルの一例である。 ズーム倍率と絞り値と変動量との関係を示すテーブルの一例である。 焦点位置変動量生成処理手順を示すフローチャートである。 焦点位置調整処理手順を示すフローチャートである。 焦点位置調整処理手順を示すフローチャートである。 焦点位置調整処理手順を示すフローチャートである。

図１は，テレビ・カメラ用レンズ（レンズ装置）１の電気的構成を示すブロック図である。

テレビ・カメラ用レンズ１の全体の動作は，制御回路40によって統括される。

テレビ・カメラ用レンズ１には，撮像素子11が含まれている。この撮像素子11の前方に，１または複数のレンズが含まれているフォーカス光学系２，ズーム倍率を変更するズーム光学系５，絞り６，エクステンダ・レンズ（群）７および１または複数のレンズが含まれているマスタ光学系10が配置されている。テレビ・カメラ用レンズ１の光軸Ｌは，フォーカス光学系２，ズーム光学系５，絞り６，マスタ光学系10および撮像素子11の受光面の中心を通る。ズーム光学系５は，１または複数の変倍系レンズ３と１または複数の補正系レンズ４とから構成されている。エクステンダ・レンズ７は，ターレット板（図示略）に撮像倍率が１倍の撮像レンズ８および撮像倍率が２倍の撮像レンズが取り付けられている。切替スイッチ41からの切替制御信号に応じてエクステンダ・レンズ７のターレット板が回転する。すると，１倍の撮像レンズ８または２倍の撮像レンズ９のいずれかが光軸Ｌ上に位置決めされる。

フォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置は，検出器13によって検出される。検出器13によって検出されたフォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置を示す検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路14においてディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。ユーザは，フォーカス・リング（図示略）を回してフォーカス量を設定する。設定されたフォーカス量と検出されたディジタル検出データによって表わされるフォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置とが制御回路40によって比較され，その比較値にもとづいてフォーカス光学系２に含まれているレンズの駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータが駆動回路15に与えられ，駆動回路15によってフォーカス・モータ16が制御されることにより，フォーカス光学系２に含まれているレンズのレンズ位置が調整される。

ズーム光学系５を構成する変倍系レンズ３は焦点距離を変化させ，補正系レンズ４は焦点位置が変動しないように補正するものである。ズーム・ボタン46からのズーム指令が制御回路40に与えられると，制御回路40によって駆動回路19Ａが制御され，モータ20Ａが回転させられる。モータ20Ａによって変倍系レンズ３および補正系レンズ４の少なくとも一方は光軸Ｌ上を移動する。もちろん，ユーザによって操作されるズーム・リング（図示略）の回転に応じて回転するズーム・カム筒（図示略）が回転することにより変倍系レンズ３および補正系レンズ４が光軸Ｌ上を一定の関係で移動してもよい。ズーム光学系５のズーム位置は検出器17によって検出される。検出器17から出力される検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路18においてディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。ズーム・リングによって設定されたズーム量と検出されたディジタル検出データによって表されるズーム光学系５に含まれるレンズのレンズ位置とが制御回路40によって比較され，その比較値にもとづいてズーム光学系５に含まれるレンズの駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータが駆動回路19に与えられ，駆動回路19Ａによってズーム・モータ20Ａが制御されることにより，ズーム光学系５を構成する変倍系レンズ３および補正系レンズ４のレンズ位置が調整される。

さらに，この実施例では，ズーム光学系５に含まれるレンズを，光軸Ｌを中心に回転させることができる。このために，テレビ・カメラ用レンズ１には，駆動回路19Ｂおよびモータ20Ｂが含まれている。駆動回路19Ｂによってモータ20Ｂが駆動させられることにより，ズーム光学系５に含まれる所望のレンズを光軸Ｌを中心に回転させることができる。

絞り６の絞り量は検出器23によって検出される。検出器23から出力される検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路24によってディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。また，ユーザによって操作される絞りリング（図示略）の回転量に応じて駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータと検出された駆動量を示すデータとが比較されて，その比較値にもとづいて絞り６の駆動量を示すデータが生成される。生成された駆動量を示すデータが駆動回路21に与えられ，駆動回路21によって絞りモータ22が制御されることにより，絞り６が所望の絞り値に設定される。

エクステンダ・レンズ７の近傍には，エクステンダ・レンズ７を構成する撮像レンズ８および９のどちらのレンズが光軸Ｌ上に位置決めされているかを検出するフォトインタラプタ（検出器）25が設けられている。フォトインタラプタ25からの出力信号が制御回路40に入力し，切替スイッチ41により指定された撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされているかどうかが検出される。切替スイッチ41により指定された撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされていなければ，指定された撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされるように制御回路40によって駆動データが生成され駆動回路26に与えられる。駆動回路26によってエクステンダ・モータ27が制御され，撮像レンズ８または９が光軸Ｌ上に位置決めされる。

１または複数のレンズが含まれているマスタ光学系10の調整量を設定するフランジバック調整つまみ30が設けられている。このつまみ30によって設定される調整量を示すデータは制御回路40に入力する。また，マスタ光学系10の移動量を検出するポテンショ・メータ（検出器）28から出力される検出信号は，アナログ／ディジタル変換回路29に入力し，ディジタル検出データに変換されて制御回路40に入力する。つまみ30によって設定された調整量を示すデータとマスタ光学系10の移動量を示すディジタル検出データとが制御回路40において比較され，比較値にもとづいて駆動データが生成される。生成された駆動データが駆動回路31に与えられ，マスタ・レンズ・モータ32が駆動される。マスタ光学系10が光軸Ｌ上に沿って移動することにより，被写体像が撮像素子11の撮像面に合焦するように焦点補正が行われる。

撮像素子11から出力される映像信号は，信号処理回路12に入力し，サンプリング処理，白バランス調整，ガンマ補正などの信号処理が行われて，テレビ信号が生成される。生成されたテレビ信号は，ビュー・ファインダに出力されて再生されるとともに出力端子47に与えられる。

さらに，制御回路40には，メモリ42，日時を計測するタイマ43，テレビ用カメラ・レンズ１を構成する光学系が故障したときにユーザ等にその故障を発光して知らせるためのエラーＬＥＤ44および故障が生じる可能性が高くなったときに発光して警告するための警告ＬＥＤ45も接続されている。

図２は，ズーム光学系５の一部断面図，図３は，ズーム光学系５に含まれているレンズ51等の分解斜視図，図４は，レンズ51等を撮像素子11の側から見た背面図，図５は，レンズ51等を光軸Ｌ方向に移動させるレンズ移動機構の一部を構成する部分を示す平面図である。

レンズ51の外周面には，内周面がレンズ51の外周面に固定されているレンズ固定枠52が取り付けられている。レンズ固定枠52の撮像素子11側の端面には，レンズ固定枠52の外周面よりも内側に，周方向にギア53が形成されている（図４参照）。

レンズ固定枠52の外周を囲むレンズ保持枠56が設けられている。図２に示すように，レンズ保持枠56の内周面56Ｃを挟んで光軸方向Ｌに２つのフランジ56Ｂが形成されている。フランジ56Ｂにより，レンズ51（レンズ固定枠52）は，レンズ保持枠56に対して光軸Ｌ方向にずれることなく，光軸Ｌを中心に回転可能となっている。レンズ保持枠56の内周面56Ｃとレンズ固定枠52の外周面との間にボール・ベアリングを設けるようにしてもよい。レンズ51がスムーズに回転する。

モータ20Ｂは，レンズ保持枠56に固定されており，モータ20Ｂの軸にギア54が固定されている。このギア54は，レンズ固定枠52のギア53に噛み合っている。モータ20Ｂが駆動させられることにより，レンズ固定枠52が回転させられ，レンズ51が光軸Ｌを中心に回転する。

レンズ保持枠56には，複数のピン60の一端部が固定されている。これらのピン60の他端部は，ズーム光学系５の鏡筒62内に形成されている案内溝61内に入っている。案内溝61は光軸Ｌ方向に形成されており，ピン60が案内溝61に沿って動くことにより，レンズ保持枠56（レンズ51）が光軸Ｌ方向に動くことができる。

レンズ保持枠56の一部には，光軸Ｌ方向に突出したラック57が形成されている。このラック57に形成されている歯57Ａにはピニオン58が噛み合っている。ピニオン58には上述したモータ20Ａの軸が固定されている。

図５を参照して，ラック57には，歯57Ａが形成されている部分と歯57が形成されていない部分57Ｂとがあり，歯57が形成されていない部分57Ｂ上にモータ20Ａが配置されている。歯57Ａが形成されていない部分57Ｂには光軸Ｌ方向に案内溝57Ｃが形成されており，モータ58から下方（図２において下方）に出ている規制ピン（図示略）が案内溝57Ｃに入っている。モータ20Ａが駆動させられると，ピニオン58が回転し，ラック57が光軸Ｌ方向に移動するので，レンズ51も光軸Ｌ方向に移動する。モータ20Ａはラック57の歯57Ａが形成されていない部分58Ｂに固定されていず，鏡筒62の内周面に固定されている。モータ20Ａはラック57とともに動かずにレンズ51が光軸Ｌ方向に動く。

モータ20Ａ，ピニオン58，ラック57，レンズ保持枠56，レンズ固定枠52，ピン60および案内溝61が，レンズ51を光軸Ｌ方向にを移動させるレンズ移動機構を構成する。レンズ移動機構は，１つのレンズでなく複数のレンズ（１つ以上のレンズ）を光軸Ｌ方向に移動させるようにしてもよい。また，モータ20Ｂ，ギア54，レンズ固定枠52，およびレンズ保持枠56が，レンズ51を光軸Ｌを中心として回転させるレンズ回転機構であり，レンズ移動機構と独立に駆動可能なレンズ回転機構を構成する。レンズ移動機構と独立に駆動可能なレンズ回転機構とは，レンズ移動機構によるレンズ51の移動により影響を受けずに（関係なく）レンズ51を，光軸Ｌを中心として回転させることができることである。

図６は，レンズ51の位置とレンズ51の回転角度との関係を示す位置／回転角度テーブルの一例である。

この実施例では，レンズ51の光軸Ｌ方向の複数の位置と，これらの複数の位置の各々に対応する複数の回転角度とが，位置／回転角度テーブルとしてメモリ（記憶部）42に記憶されている。レンズ51が光軸Ｌ方向の位置に位置決めされると，位置決めされた位置に対応して記憶されている回転角度で，レンズ回転機構によってレンズ51が光軸Ｌを中心として回転させられる。このようにレンズ回転機構は，光学系に含まれている少なくとも１つのレンズを，メモリ（記憶部）42に記憶された複数の回転角度のうち，レンズ移動機構によって移動させられるレンズの光軸Ｌ方向の位置に対応する回転角度で，光学系の光軸Ｌを中心に回転させ，レンズ移動機構と独立に駆動可能とされている。たとえば，レンズ51が位置Ｐ１に位置決めされると，レンズ51はθ１の角度だけ回転させられる。レンズ51の回転方向の基準位置が決められており，その基準位置を基準としてモータ20Ｂによって回転させられるのはいうまでもない。必要であれば，レンズ固定枠52に基準となる目印をつけ，センサによってその目印を検出することにより，レンズ51の回転基準位置およびその回転基準位置から，決められた回転角度だけレンズ51を回転させることができる。

たとえば，レンズを回転させることにより，収差が最小（小さく）となるような，光軸Ｌ方向の位置と回転角度との関係が位置／回転角度テーブルに格納され，位置決めされた位置に応じてレンズが回転させられることにより，テレビ・カメラ用レンズ１の収差が小さくなる。レンズ51以外に回転させるその他のレンズが存在する場合，その他のレンズの回転角度を考慮して収差が小さくなるようにレンズ51の回転角度が定められているのはいうまでもない。

上述した実施例では，ズーム光学系５に含まれているレンズ51が回転されているが，ズーム光学系５に含まれているレンズでなく，フォーカス光学系２，マスタ光学系10など，その他の光学系等の複数の複数のレンズに含まれている１つ以上のレンズが，光軸Ｌ方向の位置に応じて，光軸Ｌを中心として回転させられるようにしてもよい。また，回転させられる１つ以上のレンズは，テレビ・カメラ用レンズ１に含まれている複数のレンズのうち，光軸Ｌと直交し，その光軸Ｌを中心とする円周方向において，レンズの表面形状および屈折率の少なくとも１つが相対的に不均一なレンズとしてもよい。レンズの表面形状，屈折率が不均一により生じる収差などを小さくできる。不均一の程度は，周方向における不均一さを表わすものであればよく，例えば分散値を利用して不均一かどうかか分かる。また，相対的に不均一かどうかは，テレビ・カメラ用レンズ１に含まれる複数のレンズを不均一な順に並べた場合の中央値または平均値よりも大きいかどうかで判断できる。

さらに，レンズ回転機構により回転させられる少なくとも１つのレンズは，複数のレンズのうち，光学感度（レンズパワー）が相対的に低いレンズでもよい。光学感度が相対的に低いレンズかどうかは，テレビ・カメラ用レンズ１に含まれる複数のレンズの光学感度の中央値以下，または平均値以下かどうかで判断できる。

図７は，ズーム倍率と焦点位置の変動量との関係を示すズーム倍率／変動量テーブルの一例である。このテーブルもメモリ（記憶部）42に記憶されている。

理論上ではズーム倍率にかかわらず焦点位置は一定になるが，レンズの面形状，加工誤差などにより，ズーム倍率によって焦点位置がずれてしまうことがある（ズーム焦点移動）。この実施例では，ズーム倍率によってずれる焦点位置の変動量があらかじめ記憶されており，テレビ・カメラ用レンズ１の実際の使用時に，ズーム倍率に応じて変動量が調整される。

ズーム倍率がＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４などに応じて，焦点位置の変動量がＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４などとあらかじめ測定され，かつ記憶されている。

図８は，絞り値と焦点位置の変動量との関係を示す絞り値／変動量テーブルの一例である。このテーブルのメモリ（記憶部）42に記憶されている。

ズーム焦点移動と同様に，理論上では，絞り値にかかわらず焦点位置は一定になるが，実際には絞り値によって焦点位置がずれてしまうことがある（絞込み焦点移動）。この実施例では，絞り値によってずれる焦点位置の変動量があらかじめ記憶されており，テレビ・カメラ用レンズ１の実際の使用時に，絞り値に応じて変動量が調整される。

絞り値がＦ１（開放絞り），Ｆ1.4，Ｆ２，Ｆ2.8，Ｆ４などに応じて，焦点位置の変動量がＶ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ14，Ｖ15などとあらかじめ測定され，かつ記憶されている。

図９は，ズーム倍率および絞り値に応じた焦点位置の変動量を示すテーブルの一例である。このテーブルもメモリ（記憶部）42に記憶されている。

上述したように，ズーム倍率または絞り値に応じて焦点位置の変動量を記憶しておき，テレビ・カメラ用レンズ１の使用時に，それらの変動量を調整してもよいが，ズーム倍率および絞り値の両方に応じた焦点位置の変動量を記憶するようにしてもよい。このような変動量を記憶するものが図９に示すテーブルである。

設定されたズーム倍率および絞り値に対応して焦点位置の変動量がテーブルに格納されている。実際の使用時に設定されたズーム倍率および絞り値に対応して記憶されている変動量が読み出され，読み出された変動量が調整される。より正確に焦点位置調整を実現できる。

図10は，図７に示したズーム倍率／焦点位置変動量テーブルの焦点位置変動量を生成する処理手順を示すフローチャートである。この処理はテレビ・カメラ用レンズ１の工場出荷時に行なわれる。

まず，ズーム光学系５がワイド端とされる（ステップ61）。そのワイド端の位置での焦点位置のずれΔが検出され，ワイド端における焦点位置が基準位置とされる（ステップ62）。ワイド端でのズーム倍率がＺ１であるとすると，この焦点位置のずれΔが焦点位置の変動量Ｖ１となる。ズーム光学系５に含まれるレンズが規定ステップで移動させられ（ステップ63），上述したズーム倍率とされる。たとえば，ワイド端でのズーム倍率がＺ１であるとしたら，ズーム倍率がＺ２とされる。そのズーム倍率での焦点位置の変動量Δ１が測定される（ステップ64）。ズーム倍率Ｚ２の変動量Ｖ２は，Δ＋Δ１となる。ズーム光学系５がテレ端となるまでステップ63および64の処理が繰り返される（ステップ65）。

このような処理により，図７に示すテーブルが得られる。

図８に示す絞り値／変動量テーブルも，絞り値ごとに焦点位置の変動量を測定することにより得られる。また，図９に示すテーブルも，ズーム倍率および絞り値ごとに焦点位置の変動量を測定することにより得られる。

図11は，図７に示すテーブルを利用して焦点位置調整を行う処理手順を示すフローチャートである。

ズーム光学系５が，ユーザからのズーム指令に応じたズーム倍率に設定される（ステップ71）（ズーム光学系５に含まれるレンズが光軸方向に移動させられる）。この場合，移動させられたレンズが上述のように，光軸を中心に回転するレンズであれば，図６に示すように，その移動位置に応じた回転角度だけ回転させられることが好ましい。

設定されたズーム倍率に対応する焦点位置の変動量が，図７に示すテーブルから読み取られる（ステップ72）。読み取られた変動量から，フォーカス光学系２による焦点位置調整とマスタ光学系10による焦点位置調整との動作比率が決定される（ステップ73）。たとえば，テレ端に近いほど，フォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整量が多く，マスタ光学系10の移動による焦点位置の調整量が少なくなり，ワイド端に近いほど，フォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整量が少なく，マスタ光学系10の移動による焦点位置の調整量が多くなるように動作比率が決定される。フォーカス光学系２は，第１の移動単位で移動させられることにより，焦点位置を調整するものであり，マスタ光学系２は，第１の移動単位よりも細かい第２の移動単位で移動させられることにより，焦点位置を調整するものである。テレ端に近いほど焦点位置の変動量が大きいので，移動単位の大きなフォーカス光学系２による調整位置の調整の割合を大きくしており，迅速な調整を実現できる。また，ワイド端ほど焦点位置の変動量が小さいので，移動単位の小さなマスタ光学系10による調整位置の調整の割合を小さくしており，高精度の調整を実現できる。このようにして決定した動作比率で，フォーカス光学系２による焦点位置調整およびマスタ光学系10による焦点位置調整の少なくとも一方が制御回路40（調整制御手段）により行われる（ステップ74）。焦点位置調整により，被写体が撮像素子11の受光面に正確に合焦する。

また，ズーム倍率がテレ端では，フォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整のみとし，ズーム倍率がワイド端では，マスタ光学系10の移動による焦点位置の調整のみとするようにしてもよい。

図12は，図８に示すテーブルを利用して焦点位置調整を行う処理手順を示すフローチャートである。

ユーザの所望の絞り値に絞り６が設定される（ステップ81）。設定された絞り値に対応する焦点位置の変動量が，図８に示すテーブルから読み取られる（ステップ82）。読み取られた変動量から，フォーカス光学系２による焦点位置調整とマスタ光学系10による焦点位置調整との動作比率が決定される（ステップ83）。たとえば，絞り６の開口が最小に近いほどフォーカス光学系２の調整量が多く，マスタ光学系10の調整量が少なくなり，絞り６の開口が最大（開放）に近いほどフォーカス光学系２の調整量が少なく，マスタ光学系10の調整量が多くなる。絞り６の開口が最小に近いほど焦点位置の変動量が大きいので，移動単位の大きなフォーカス光学系２による調整位置の調整の割合を大きくしており，迅速な調整を実現できる。また，絞り６の開口が最大に近いほど焦点位置の変動量が小さいので，移動単位の小さなマスタ光学系10による調整位置の調整の割合を小さくしており，高精度の調整を実現できる。このようにして決定した動作比率で，フォーカス光学系２による焦点位置調整およびマスタ光学系10による焦点位置調整の少なくとも一方が制御回路40（調整制御手段）により行われる（ステップ84）。

また，絞り６の開口が最小の絞り値の場合にはフォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整のみとし，絞り６の開口が最大の絞り値の場合にはマスタ光学系10の移動による焦点位置の調整のみとするようにしてもよい。

図13は，図９に示すテーブルを利用して焦点位置調整を行う処理手順を示すフローチャートである。

上述のように，ズーム指令に応じたズーム倍率にズーム光学系５が設定され（ステップ91），かつユーザの所望の絞り値が設定される（ステップ92）。設定されたズーム倍率および絞り値に対応する焦点位置変動量が図９に示すテーブルから読み取られる（ステップ93）。読み取られた偏同僚から，フォーカス光学系２による焦点位置調整とマスタ光学系10による焦点位置調整との動作比率が決定される（ステップ94）。この決定方法も上述したのと同様に，テレ端に近いほど，フォーカス光学系２の調整量が多く，マスタ光学系10の調整量が少なくなり，ワイド端に近いほど，フォーカス光学系２の調整量が少なく，マスタ光学系10の調整量が多くなり，かつ絞り６の開口が最小に近いほどフォーカス光学系２の調整量が多く，マスタ光学系10の調整量が少なくなり，絞り６の開口が最大（開放）に近いほどフォーカス光学系２の調整量が少なくなるように，フォーカス光学系２とマスタ光学系10との動作比率が決定される。

この場合ズーム倍率がテレ端であれば，絞り値にかかわらずフォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整のみとしてもよいし，ズーム倍率がテレ端であり，かつ絞り６の開口が最小の場合にのみフォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整のみとしてもよい。また，絞り６の開口が最小の場合にはズーム倍率にかかわらず，フォーカス光学系２の移動による焦点位置の調整のみとしてもよい。同様に，ズーム倍率がワイド端であれば，絞り値にかかわらず，マスタ光学系10の移動による焦点位置の調整のみとしてもよいし，ズーム倍率がワイド端であり，かつ絞り６の開口が最大の場合にのみマスタ光学系10の移動による焦点位置の調整のみとしてもよい。また，絞り６の開口が最大の場合にはズーム倍率にかかわらず，マスタ光学系10の移動による焦点位置の調整のみとしてもよい。このようにして決定した動作比率で，フォーカス光学系２による焦点位置調整およびマスタ光学系10による焦点位置調整の少なくとも一方が制御回路40（調整制御手段）により行われる（ステップ95）。

また，動きのある被写体を撮像する場合には，ズーム光学系５によるズーム動作を行いながらフォーカス光学系２によるフォーカシングを行なうことがある。被写体の動きが遅い場合には，焦点位置の変動量を考慮しないで得られるフォーカス光学系２の焦点位置に，焦点位置の変動量を加算（減算）した焦点位置となるようにフォーカス光学系２が制御される。正確に被写体を合焦させることができる。被写体の動きが速い場合には，焦点位置の変動量を考慮しないで得られるフォーカス光学系２の焦点位置にフォーカス光学系２が制御される。これにより，迅速に被写体を合焦させることができる。その後に焦点位置の変動量を加算した焦点位置となるようにフォーカス光学系２が制御される。

上述した実施例では，焦点位置の変動量を考慮しない焦点位置を基準として，焦点位置の変動量を加算（減算）した焦点位置となるようにフォーカス光学系２およびマスタ光学系10を用いて調整しているが，焦点位置の変動量を加算（減算）した後の焦点位置を基準として，焦点位置の変動量を加算（減算）した焦点位置としてもよい。たとえば，図７を参照して，ズーム倍率がＺ２に設定された場合には，焦点位置の変動量はＶ２であるので，焦点位置の変動量を考慮しない場合に算出される焦点位置から変動量Ｖ２だけ焦点位置が調整されるように，フォーカス光学系２およびマスタ光学系10が制御されるが，ズーム倍率がＺ２からＺ３に変更された場合には焦点位置の変動量の差分であるＶ３−Ｖ２だけ焦点位置を調整すればよいこととなるので，その調整量は少ないことがある。そのような場合には，マスタ光学系10のみを利用するようにしてもよい。正確に微調整できるようになる。

また，各ズーム倍率または絞り値での焦点位置を測定する校正モードのようなルーチンを行なうことで，現在の変動量を確認できる。すでに記憶されている変動量（初期値の変動量）と現在の変動量とを比較することで，現在のテレビ・カメラ用レンズ１の駆動状態を診断できる。往復動作での補正量を記憶するシステムではフォーカス光学系２およびマスタ光学系10のヒステリシス特性を比較することができるので，カムによるがたつき量を定量的に捉えることができる。さらに，初期値の変動量と現在の変動量との差分がしきい値を超えた場合には故障と判断するなど，テレビ・カメラ用レンズ１の故障判断にも使用できる。

１ テレビ・カメラ用レンズ（レンズ装置）
２ フォーカス光学系
５ ズーム光学系
６ 絞り
40 制御回路（調整制御手段）
42 メモリ（記憶部）
51 レンズ
52 レンズ固定枠
56 レンズ保持枠

Claims (11)

1. 複数のレンズ，
   上記複数のレンズに含まれている１つ以上のレンズを，上記複数のレンズの光軸方向に移動させるレンズ移動機構，
   上記複数のレンズの光軸方向の複数の位置と，上記複数の位置の各々に対応する複数の回転角度とを記憶する記憶部，および
   上記複数のレンズに含まれている少なくとも１つのレンズを，上記記憶部に記憶された複数の回転角度うち，上記レンズ移動機構によって移動させられるレンズの光軸方向の位置に対応する回転角度で，上記レンズの光軸を中心に回転させる，上記レンズ移動機構と独立に駆動可能なレンズ回転機構，
   を備えたレンズ装置。
2. 上記レンズ回転機構により回転させる上記少なくとも１つのレンズは，上記複数のレンズのうち，光軸と直交し上記光軸を中心とする円周方向において，レンズの表面形状および屈折率の少なくとも１つが相対的に不均一なレンズである，
   請求項１に記載のレンズ装置。
3. 上記レンズ回転機構により回転させられる上記少なくとも１つのレンズは，上記複数のレンズのうち，光学感度が相対的に低いレンズである，
   請求項１に記載のレンズ装置。
4. 上記レンズ装置には，ズーム光学系が含まれており，
   上記レンズ移動機構により移動させられるレンズは，上記ズーム光学系に含まれているレンズである，
   請求項１から３のうち，いずれか一項に記載のレンズ装置。
5. 上記複数のレンズには，第１の移動単位で移動させられることによって焦点位置を調整するフォーカス光学系，上記フォーカス光学系の移動単位よりも細かい第２の移動単位で移動させられることによって焦点位置を調整するマスタ光学系，およびズーム倍率を変更するズーム光学系が含まれており，
   入射光量を制限する絞り，ならびに
   上記ズーム光学系のズーム倍率または上記絞りの絞り値に対応してあらかじめ定められている焦点位置の変動量にしたがって，上記フォーカス光学系による焦点位置の調整および上記マスタ光学系による焦点位置の調整の少なくとも一方を行わせる調整制御手段，
   をさらに備えた請求項１から４のうち，いずれか一項に記載のレンズ装置。
6. 上記焦点位置の調整量を記憶するメモリ，
   をさらに備えた請求項５に記載のレンズ装置。
7. 上記調整制御手段による上記焦点位置の調整は，
   ズーム倍率がテレ端ではフォーカス光学系の移動により焦点位置の調整のみとし，ズーム倍率がワイド端では，マスタ光学系の移動による焦点位置の調整のみとするものである，
   請求項５または６に記載のレンズ装置。
8. 上記焦点位置の変動量は，
   フォーカス光学系の移動による焦点位置の調整量がテレ端に近いほど多くワイド端に近いほど少なく，マスタ光学系の移動による焦点位置の調整量がワイド端に近いほど多くテレ端に近いほど少ないものである，
   請求項５から７のうち，いずれか一項に記載のレンズ装置。
9. 上記焦点位置の変動量は，
   絞りの開口が最小の絞り値の場合にはフォーカス光学系の移動による焦点位置の調整のみとし，絞りの開口が最大の絞り値の場合にはマスタ光学系の移動による焦点位置の調整のみとするものである，
   請求項５から８のうち，いずれか一項に記載のレンズ装置。
10. 上記焦点位置の変動量は，
    フォーカス光学系の移動による焦点位置の調整量が，絞りの開口が最小に近い絞り値ほど多く，絞りの開口が最大に近い絞り値ほど少なく，マスタ光学系の移動による焦点位置の調整量が，絞りの開口が最大に近いほど多く，絞りの開口が最小に近いほど少ないものである，
    請求項５から９のうち，いずれか一項に記載のレンズ装置。
11. 複数のレンズを備えたレンズ装置の補正方法において，
    レンズ移動機構が，上記複数のレンズに含まれている１つ以上のレンズを，上記複数のレンズの光軸方向に移動させ，
    記憶部が，上記複数のレンズの光軸方向の複数の位置と，上記複数の位置の各々に対応する複数の回転角度とを記憶し，
    レンズ回転機構が上記レンズ移動機構と独立に駆動可能であり，上記複数のレンズに含まれている少なくとも１つのレンズを，上記記憶部に記憶された複数の回転角度うち，上記レンズ移動機構によって移動させられるレンズの光軸方向の位置に対応する回転角度で，上記レンズの光軸を中心に回転させる，
    レンズ装置の補正方法。

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