WO2018042759A1 - 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

レンズ装置、撮像装置、レンズ装置の焦点ずれ補正方法 Download PDF

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lens
temperature
temperature information
temperature sensor
optical system
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和田　哲
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富士フイルム株式会社
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    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/028—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B3/00—Focusing arrangements of general interest for cameras, projectors or printers
    • G03B3/10—Power-operated focusing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages

Definitions

  • the present invention relates to a lens apparatus, an imaging apparatus, and a defocus correction method for the lens apparatus.
  • a television camera is configured by connecting a lens device to the camera body.
  • the imaging optical system included in the lens device includes a plurality of lenses, and the plurality of lenses are incorporated in the lens barrel so as to have a predetermined positional relationship and supported by a lens support member in the lens barrel. Is done.
  • Patent Documents 1 and 2 describe techniques for preventing a reduction in captured image quality due to such a defocus.
  • Patent Document 1 describes a lens device having temperature sensors inside and outside a lens barrel. This lens apparatus corrects the defocus of the imaging optical system due to the influence of heat based on temperature information detected by two temperature sensors inside and outside the lens barrel.
  • Patent Document 2 describes a lens device in which a temperature sensor is attached to a lens in a lens barrel. This lens device corrects the defocus due to the influence of heat based on the temperature information of the lens detected by the temperature sensor.
  • Patent Document 3 discloses an infrared optical system, a temperature sensor attached to the infrared optical system, and a subject through the infrared optical system.
  • An imaging device is described that includes a housing that houses an imaging device that captures images of the image sensor, and a temperature sensor that is attached to the outer peripheral surface of the housing. This imaging device calibrates the imaging device based on temperature information detected by these two temperature sensors.
  • Patent Document 3 does not assume that the optical characteristics of the imaging optical system are corrected. In addition, since the temperature sensor is directly attached to the infrared optical system, the design freedom of the imaging device is low.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a lens device that can prevent defocusing of the imaging optical system due to heat without reducing the degree of design freedom, and an imaging device including the lens device and the focal point of the lens device.
  • An object is to provide a deviation correction method.
  • the lens device of the present invention includes an imaging optical system including a plurality of lenses, a lens barrel that houses the imaging optical system, and a first temperature sensor that is provided outside the lens barrel and detects the temperature of the lens barrel.
  • a second temperature sensor that is provided outside the lens barrel and that detects a temperature of an object whose temperature characteristic indicating a temperature change with respect to time changes differs from the lens barrel, the first temperature sensor, and the second temperature sensor
  • a focus correction unit that controls a correction lens included in the plurality of lenses based on temperature information detected by each of the temperature sensors and corrects the defocus of the imaging optical system.
  • An imaging apparatus includes the lens device and an imaging element that images a subject through the imaging optical system.
  • a defocus correction method for a lens apparatus is an operation method of a lens apparatus having an imaging optical system including a plurality of lenses and a lens barrel that houses the imaging optical system, and is provided outside the lens barrel.
  • a first temperature sensor provided to detect the temperature of the lens barrel
  • a second temperature sensor provided outside the lens barrel to detect a temperature of a target having a temperature characteristic indicating a temperature change with respect to time change, which is different from the lens barrel.
  • a focus correction step of correcting the defocus of the imaging optical system by controlling the correction lenses included in the plurality of lenses based on the temperature information detected by each of the temperature sensors.
  • the present invention it is possible to provide a lens apparatus that can prevent defocusing of the imaging optical system due to heat without reducing the degree of design freedom, an imaging apparatus including the lens apparatus, and a defocus correction method for the lens apparatus. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a lens apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows an example of each temperature characteristic of the lens barrel 10, the member 40, and a specific lens of the lens apparatus 100 shown in FIG. It is a figure which shows an example of the 1st data memorize
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a lens apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the lens device 100 includes an imaging optical system 20, a lens barrel 10 made of a metal such as aluminum or titanium that houses the imaging optical system 20, a temperature sensor 30 fixed to the outer peripheral surface of the lens barrel 10, a mirror A member 40 having a temperature characteristic different from that of the lens barrel 10 fixed to the outer peripheral surface of the tube 10, a temperature sensor 50 fixed to the member 40, a focus correction unit 60, a storage medium 70, and a motor 80 are provided. .
  • the lens apparatus 100 is used with the lens barrel 10 mounted on an imaging apparatus on which an imaging element (not shown) is mounted.
  • a picked-up image can be obtained by picking up an image of a subject through the image pickup optical system 20 using an image pickup device and performing image processing on a picked-up image signal output from the image pickup device.
  • the imaging optical system 20 includes a plurality of lenses for forming a subject image on an imaging device of an imaging apparatus, and a diaphragm 24.
  • the imaging optical system 20 is a plurality of lenses, a focusing lens 21 that is supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction in order to focus on the subject, and a focal length.
  • a variator lens 22 supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction, and supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction.
  • a compensator lens 23 for correcting a focus shift due to the change and a relay lens 25 supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction are provided.
  • the focusing lens 21, the variator lens 22, the compensator lens 23, and the relay lens 25 are each composed of one or a plurality of lenses.
  • the positions of the focusing lens 21, the variator lens 22, the compensator lens 23, and the relay lens 25 are adjusted within the lens barrel 10 at a predetermined reference temperature.
  • the relay lens 25 is a correction for correcting the defocus of the image pickup optical system 20 (the position shift of the subject image formed by the image pickup optical system 20 in the optical axis direction) due to the fluctuation of the optical characteristics of the specific lens. Lens.
  • the motor 80 controls the position of the relay lens 25 in the optical axis direction by driving the relay lens 25 based on an instruction from the focus correction unit 60.
  • the temperature sensor 30 is a first temperature sensor whose detection target is the temperature of the lens barrel 10.
  • the temperature sensor 30 may be a contact type using a thermocouple, a platinum resistance temperature detector, a thermistor temperature detector, or the like, or a non-contact type that measures temperature by measuring infrared rays emitted from an object. The thing etc. are used.
  • the member 40 is a member having a temperature characteristic close to that of the specific lens included in the imaging optical system 20, and for example, glass or plastic is used.
  • the temperature characteristic of an arbitrary object refers to a temperature change with respect to a time change of the object. “Two temperature characteristics are close” includes a case where the difference between the two temperature characteristics is within a tolerance range, as well as a case where the two temperature characteristics are completely matched.
  • the temperature characteristics of an object are determined by the mass and specific heat of the object.
  • the member 40 it is preferable to use a member having substantially the same mass as the above specific lens and having the same specific heat as the above specific lens.
  • the two masses (or specific heats) being substantially the same includes not only the case where the two masses (or specific heats) completely match, but also the case where the difference between the two masses (or specific heats) falls within a tolerance range.
  • the specific lens may be a single lens or a plurality of lenses.
  • the member 40 has a mass substantially the same as the total mass of the plurality of specific lenses, and the plurality of lenses A lens having substantially the same specific heat as that of the lens is used.
  • the temperature characteristics obtained by simple averaging or weighted averaging of the temperature characteristics of each of the plurality of lenses are treated as the temperature characteristics of the specific lens. Also good.
  • the temperature characteristic of the lens that maximizes the variation in optical characteristics due to temperature change may be treated as the temperature characteristic of the specific lens.
  • the member 40 is fixed in contact with the outer peripheral surface of the lens barrel 10, but the member 40 is not limited to this and may be disposed at an arbitrary location outside the lens barrel 10.
  • the temperature sensor 50 is a second temperature sensor whose detection target is the temperature of the member 40.
  • the temperature sensor 50 may be a contact type using a thermocouple, platinum resistance temperature detector, thermistor temperature detector, or the like, or a non-contact type that measures temperature by measuring infrared rays emitted from an object. The thing etc. are used.
  • the storage medium 70 is configured by a nonvolatile memory such as a flash memory.
  • a nonvolatile memory such as a flash memory.
  • the defocus correction data including the first data associated with the relative values is stored in advance.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of temperature characteristics of the lens barrel 10, the member 40, and the specific lens of the lens device 100 illustrated in FIG.
  • the horizontal axis indicates elapsed time
  • the vertical axis indicates temperature.
  • a curve 20a shown in FIG. 2 shows the temperature characteristic of a specific lens included in the imaging optical system 20, and is obtained by directly attaching a temperature sensor to the specific lens and measuring.
  • the temperature characteristics of the specific lens and the temperature characteristics of the member 40 are substantially the same. However, since the specific lens is arranged in the lens barrel 10 and the member 40 is arranged outside the lens barrel 10 and the temperature change with time is different inside and outside the lens barrel 10, the curves 50a and 20a are It is slightly shifted.
  • the defocus correction data stored in the storage medium 70 includes the first data illustrated in FIG. 3 and the second data illustrated in FIG.
  • the first data includes a difference value (reference numeral 70a in FIG. 2) of temperature information of the lens barrel 10 and the member 40 at an arbitrary time, and temperature information of a specific lens with respect to the temperature information of the member 40 at the arbitrary time. Is associated with the relative value (reference numeral 70b in FIG. 2).
  • the first data includes a difference value (reference numeral 70a in FIG. 2) between the temperature information of the lens barrel 10 and the member 40 at an arbitrary time and a specific lens for the temperature information of the lens barrel 10 at the arbitrary time.
  • the relative value of the temperature information (a value obtained by combining the reference numerals 70a and 70b in FIG. 2) may be associated with each other.
  • the second data is data in which temperature information of a specific lens included in the imaging optical system 20 is associated with an amount of movement of the relay lens 25 that is a correction lens.
  • the movement amount of the relay lens 25 is represented by a numerical value in which, for example, the movement amount in the direction approaching the subject is plus and the movement amount in the direction away from the subject is minus.
  • the amount of movement of the relay lens 25 is “0” when the temperature of the specific lens is the reference temperature.
  • the lens apparatus 100 has a system control unit including various processors, a RAM (Random Access Memory), and a ROM (Read Only Memory), and the processor executes the program stored in the ROM. Functions as the focus correction unit 60.
  • programmable logic which is a processor whose circuit configuration can be changed after manufacturing, such as a CPU (Central Processing Unit) and an FPGA (Field Programmable Gate Array), which are general-purpose processors that execute programs and perform various processes Examples include a dedicated electrical circuit that is a processor having a circuit configuration that is specifically designed to execute a specific process such as a device (Programmable Logic Device: PLD) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • PLD Programmable Logic Device
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the structures of these various processors are electric circuits in which circuit elements such as semiconductor elements are combined.
  • the system control unit 11 may be configured by one of various types of processors, or a combination of two or more processors of the same type or different types (for example, a combination of a plurality of FPGAs or a combination of a CPU and an FPGA). May be.
  • the focus correction unit 60 includes temperature information of the lens barrel 10 detected by the temperature sensor 30, temperature information of the member 40 detected by the temperature sensor 50, and the first data stored in the storage medium 70. Based on the above, temperature information of a specific lens included in the imaging optical system 20 is estimated.
  • the focus correction unit 60 determines and determines the amount of movement of the relay lens 25 corresponding to the temperature information based on the estimated temperature information and the second data stored in the storage medium 70.
  • the motor 80 is controlled according to the amount of movement, and the relay lens 25 is moved by this amount of movement, thereby correcting the defocus.
  • the temperature information of the lens barrel 10 is detected by the temperature sensor 30
  • the temperature information of the member 40 is detected by the temperature sensor 50, and is input to the focus correction unit 60.
  • the focus correction unit 60 temporarily stores the temperature information of the lens barrel 10 input from the temperature sensor 30 and the temperature information of the member 40 input from the temperature sensor 50 in the RAM, and a difference value ( (Absolute value ignoring the sign) is calculated.
  • the focus correction unit 60 reads the relative value of the temperature information of the specific lens corresponding to the calculated difference value from the first data stored in the storage medium 70, and the read relative value is An estimated value of the temperature information of a specific lens is calculated by adding to the temperature information of the member 40 stored in the RAM.
  • the first data stored in the storage medium 70 associates the difference value between the temperature information of the lens barrel 10 and the temperature information of the member 40 and the relative value of the temperature information of a specific lens with respect to the lens barrel 10.
  • the focus correction unit 60 calculates the estimated value of the temperature information of a specific lens by adding the relative value read out as described above to the temperature information of the lens barrel 10 stored in the RAM. To do.
  • the focus correction unit 60 reads the movement amount of the relay lens 25 corresponding to the calculated estimated value from the second data stored in the storage medium 70, and controls the motor 80 based on the read movement amount. Then, the relay lens 25 is moved in the optical axis direction by this movement amount.
  • the above processing is repeatedly performed while the lens apparatus 100 is activated. Thereby, a focus shift of the imaging optical system 20 due to a temperature change of a specific lens is prevented.
  • the position of the relay lens 25 in the optical axis direction is controlled based on the temperature information detected by each of the temperature sensor 30 and the temperature sensor 50 provided outside the lens barrel 10.
  • the defocus of the imaging optical system 20 can be corrected.
  • stray light caused by the temperature sensor and light shielding by a member related to the temperature sensor can eliminate the fear.
  • a mechanism for moving the temperature sensor together with the specific lens is not necessary, and the degree of freedom in designing the lens barrel 10 can be improved. As a result, the manufacturing cost of the lens device 100 can be reduced.
  • the lens barrel 10 becomes large, and the temperature difference between the inside and outside of the lens barrel 10 increases. For this reason, it is difficult to improve the defocus correction accuracy by correcting the defocus based only on the temperature of the lens barrel 10 or correcting the defocus based only on the temperature inside the lens barrel 10. .
  • the temperature sensor 30 and the temperature sensor 50 since the temperature of a specific lens is estimated based on information of two temperature sensors, the temperature sensor 30 and the temperature sensor 50, defocus correction is performed with high accuracy. Can do.
  • the temperature sensor 50 detects the member 40 having a temperature characteristic close to that of the specific lens included in the imaging optical system 20. For this reason, the temperature information of the specific lens calculated based on the first data stored in the storage medium 70 and the difference value of the temperature information detected by each of the temperature sensor 30 and the temperature sensor 50.
  • the estimation accuracy can be improved, and defocus correction can be performed with high accuracy.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a lens apparatus 100A which is a modification of the lens apparatus 100 shown in FIG.
  • the lens device 100A has the same configuration as the lens device 100 except that the member 40 is deleted and the temperature sensor 50 is changed to the temperature sensor 50A.
  • the temperature sensor 50A is a second temperature sensor whose detection target is the atmosphere where the lens apparatus 100 exists.
  • the atmosphere has a temperature characteristic different from that of a specific lens included in the imaging optical system.
  • the temperature sensor 50A is installed in the ventilation tube, for example, by attaching a ventilation tube capable of taking in and discharging outside air to the lens barrel 10.
  • the temperature information detected by the temperature sensor 50A is input to the focus correction unit 60.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the temperature of the lens barrel 10 of the lens apparatus 100A illustrated in FIG. 5, the temperature of a specific lens included in the imaging optical system 20, and the temperature characteristics of the atmosphere where the lens apparatus 100A exists. It is.
  • the horizontal axis indicates elapsed time, and the vertical axis indicates temperature.
  • a curve 50b shown in FIG. 6 shows a change in the temperature (air temperature) of the atmosphere in which the lens apparatus 100A exists, and is obtained by measuring with the temperature sensor 50A.
  • the correspondence between the difference between the temperature of the lens barrel 10 and the temperature and the temperature of a specific lens can be obtained from the lens device 100A by actual measurement.
  • the first data stored in the storage medium 70 of the lens apparatus 100 ⁇ / b> A includes a difference value between two temperature information detected by each of the temperature sensor 30 and the temperature sensor 50 ⁇ / b> A, and the two data.
  • This is data in which the relative value of the temperature information of the specific lens is associated with one of the two pieces of temperature information as a reference.
  • the second data stored in the storage medium 70 of the lens apparatus 100A is the same as that stored in the storage medium 70 of the lens apparatus 100.
  • the temperature information of the lens barrel 10 is detected by the temperature sensor 30
  • the temperature information of the atmosphere is detected by the temperature sensor 50A, and is input to the focus correction unit 60.
  • the focus correction unit 60 temporarily stores in the RAM the temperature information of the lens barrel 10 input from the temperature sensor 30 and the temperature information of the atmosphere input from the temperature sensor 50A, and the difference value (sign) of the two temperature information. (Absolute value ignoring).
  • the focus correction unit 60 reads the relative value of the temperature information of the specific lens corresponding to the calculated difference value from the first data stored in the storage medium 70, and the read relative value is The estimated value of the temperature information of a specific lens is calculated by adding to the atmospheric temperature information stored in the RAM.
  • the first data stored in the storage medium 70 is data in which the difference value between the temperature information of the lens barrel 10 and the temperature information of the atmosphere is associated with the relative value of the temperature information of a specific lens with respect to the lens barrel 10.
  • the focus correction unit 60 adds the relative value read as described above to the temperature information of the lens barrel 10 stored in the RAM, and calculates the estimated value of the temperature information of the specific lens. .
  • the focus correction unit 60 reads the movement amount of the relay lens 25 corresponding to the calculated estimated value from the second data stored in the storage medium 70, and controls the motor 80 based on the read movement amount. Then, the relay lens 25 is moved in the optical axis direction by this movement amount.
  • the above processing is repeated while the lens apparatus 100A is activated. Thereby, a focus shift of the imaging optical system 20 due to a temperature change of a specific lens is prevented.
  • defocus can be corrected with high accuracy by controlling the relay lens 25 based on the temperature information of the lens barrel 10 and the atmospheric temperature information.
  • the member 40 is not necessary, and thus the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a lens apparatus 100B which is a modification of the lens apparatus 100 shown in FIG. In FIG. 8, the same components as those in FIG.
  • the lens apparatus 100B has the same configuration as the lens apparatus 100 except that the member 40 is configured to be movable in the optical axis direction of the imaging optical system 20 in conjunction with the movement of the variator lens 22.
  • the member 40 is supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction.
  • the member 40 provided in the lens device 100B is supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction.
  • the member 40 moves in the direction opposite to the moving direction. The vibration of the center of gravity of the lens 22 is prevented.
  • the member for preventing the vibration of the center of gravity of the lens unit included in the imaging optical system 20 that can move the detection target of the temperature information necessary for correcting the defocusing in the optical axis direction can be reduced.
  • the specific lens included in the imaging optical system 20 is a lens that can move in the optical axis direction.
  • the heat dissipation characteristics of the member 40 and the heat dissipation characteristics of the specific lens can be brought close to each other. Therefore, the difference between the curve 20a and the curve 50a shown in FIG. 2 can be made smaller, and the temperature estimation accuracy of a specific lens can be improved.
  • the member 40 of the lens device 100B needs to be substantially the same as the mass of the variator lens 22, and the mass selection degree is small. Therefore, the temperature of the member 40 is adjusted by adjusting the material so that the value obtained by multiplying the mass by the specific heat becomes substantially the same as the integrated value of the mass and specific heat of the specific lens included in the imaging optical system 20. Should be close to a specific lens.
  • a material of the member 40 of the lens device 100B glass, water, oil, stone, or the like can be used.
  • the member 40 that is the detection target of the temperature sensor 50 is also used as a member having another function.
  • the member 40 of the lens device 100 in FIG. 1 may be supported by the lens barrel 10 so as to be movable in the optical axis direction. According to this configuration, when the specific lens included in the imaging optical system 20 is a lens that can move in the optical axis direction, the heat dissipation characteristic of the member 40 and the heat dissipation characteristic of the specific lens can be brought close to each other. An effect of improving the estimation accuracy of the temperature of a specific lens can be obtained.
  • the contact area of the member 40 with the lens barrel 10 is configured to be substantially the same as the contact area of the imaging optical system 20 with the lens barrel 10 of the specific lens. It is preferable.
  • the fact that the two contact areas are substantially the same includes not only the case where the two contact areas completely match, but also the case where the difference between the two contact areas is within a tolerance range. According to this configuration, since the heat dissipation characteristics of the member 40 and the heat dissipation characteristics of the specific lens can be brought close to each other, it is possible to improve the estimation accuracy of the temperature of the specific lens.
  • the relay lens 25 is used as the correction lens.
  • a lens other than the relay lens 25 included in the imaging optical system 20 may function as the correction lens.
  • the temperature of a specific lens is estimated based on temperature information detected by two temperature sensors with different detection targets provided outside the lens barrel 10.
  • the temperature of a specific lens is estimated based on temperature information detected by three or more temperature sensors with different detection targets provided outside the lens barrel 10, and defocusing is performed based on the estimated temperature. May be corrected.
  • the first difference value between the temperature information of the lens barrel 10 detected by the temperature sensor 30 and the temperature information of the member 40 detected by the temperature sensor 50 is detected in the storage medium 70 by the temperature sensor 50A.
  • the second difference value of the temperature information of the atmosphere and the temperature information of the member 40 detected by the temperature sensor 50, and the temperature information of the lens barrel 10, the temperature information of the member 40, or the temperature information of the atmosphere Data in which a relative value of temperature information of a specific lens is associated is stored as first data.
  • the focus correction unit 60 calculates the first difference value and the second difference value from the temperature information input from each of the temperature sensor 30, the temperature sensor 50, and the temperature sensor 50A.
  • the relative value of a specific lens corresponding to the combination of difference values is read from the first data, and the read relative value is added to any of the temperature information of the lens barrel 10, the temperature information of the member 40, or the temperature information of the atmosphere. Thus, the temperature information of the specific lens is estimated.
  • the present invention can also be applied to an imaging device such as a compact digital camera in which the lens device is integrated.
  • An imaging optical system including a plurality of lenses, a lens barrel that houses the imaging optical system, a first temperature sensor that is provided outside the lens barrel and detects the temperature of the lens barrel, and the mirror
  • a second temperature sensor that is provided outside the tube and detects a temperature of an object having a temperature characteristic indicating a temperature change with respect to a time change, which is different from the lens barrel; and the first temperature sensor and the second temperature sensor.
  • a lens apparatus comprising: a focus correction unit that controls a correction lens included in the plurality of lenses based on temperature information detected by each of the lenses and corrects a defocus of the imaging optical system.
  • the lens device according to any one of (2) to (7), wherein a difference value between two temperature information detected by the first temperature sensor and the second temperature sensor, and A storage medium is further provided for storing data that associates the relative value of the temperature information of the specific lens with one of the two temperature information as a reference, and the focus correction unit includes the two temperature information.
  • a difference value is calculated, temperature information of the specific lens is estimated based on the difference value, the data, and one of the two temperature information, and defocusing of the imaging optical system is performed based on the estimated temperature information.
  • Lens device to correct.
  • An imaging apparatus comprising: the lens apparatus according to any one of (1) to (10); and an imaging element that images a subject through the imaging optical system.
  • a defocus correction method for a lens apparatus having an imaging optical system including a plurality of lenses and a lens barrel that houses the imaging optical system, the temperature of the lens barrel being provided outside the lens barrel Detected by each of a first temperature sensor for detecting the temperature and a second temperature sensor for detecting a temperature of an object that is provided outside the lens barrel and has a temperature characteristic indicating a temperature change with respect to a time change.
  • a defocus correction method for a lens apparatus comprising: a focus correction step for correcting a defocus of the imaging optical system by controlling a correction lens included in the plurality of lenses based on the temperature information.
  • the lens apparatus defocus correction method according to (19), wherein the lens apparatus includes a difference value between two temperature information detected by the first temperature sensor and the second temperature sensor; A storage medium for storing data that associates relative values of temperature information of specific lenses included in the plurality of lenses when one of the two temperature information is used as a reference; The difference value between the two temperature information is calculated, the temperature information of the specific lens is estimated based on the difference value, the data, and one of the two temperature information, and based on the estimated temperature information A defocus correction method for a lens apparatus for correcting defocus of the imaging optical system.
  • An imaging optical system including a plurality of lenses, a lens barrel that houses the imaging optical system, a first temperature sensor that is provided outside the lens barrel and detects the temperature of the lens barrel, and the mirror
  • a second temperature sensor that is provided outside the tube and detects a temperature of an object having a temperature characteristic indicating a temperature change with respect to a time change, which is different from the lens barrel; and the first temperature sensor and the second temperature sensor.
  • a lens device comprising: a processor that controls a correction lens included in the plurality of lenses based on temperature information detected by each of the lenses and corrects a defocus of the imaging optical system.
  • the present invention it is possible to provide a lens device that can prevent defocusing of the imaging optical system due to heat without reducing the degree of design freedom, and an imaging device including the lens device.
  • Lens device 100, 100A, 100B Lens device 10 Lens barrel 20 Imaging optical system 21 Focusing lens 22 Variator lens 23 Compensator lens 24 Aperture 25 Relay lens 30, 50, 50A Temperature sensor 40 Member 60 Focus correction unit 70 Storage medium 80 Motor 20a Specific lens Temperature characteristic 30a Temperature characteristic 50a of the lens barrel 10 Temperature characteristic 50b of the member 40 Temperature characteristic 70a of the atmosphere Difference value 70b Relative value

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Abstract

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。レンズ装置１００は、複数のレンズを含む撮像光学系２０と、撮像光学系２０を収容する鏡筒１０と、鏡筒１０の外部に設けられ、鏡筒１０の温度を検出する温度センサ３０と、鏡筒１０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鏡筒１０とは異なる部材４０の温度を検出する温度センサ５０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た温度情報に基づいて、撮像光学系２０に含まれる補正用レンズとしてのリレーレンズ２５を制御して、撮像光学系２０の焦点ずれを補正する焦点補正部６０と、を備える。

Description

レンズ装置、撮像装置、レンズ装置の焦点ずれ補正方法
　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 (20)

  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、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、時間変化に対する温度変化を示す温度特性が前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、
    　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。
  3. 　請求項２記載のレンズ装置であって、
    　前記部材を前記鏡筒の外部に更に備えるレンズ装置。
  4. 　請求項３記載のレンズ装置であって、
    　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。
  5. 　請求項３又は４記載のレンズ装置であって、
    　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。
  6. 　請求項３又は４記載のレンズ装置であって、
    　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。
  7. 　請求項６記載のレンズ装置であって、
    　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。
  8. 　請求項２～７のいずれか１項記載のレンズ装置であって、
    　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、
    　前記焦点補正部は、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。
  9. 　請求項１記載のレンズ装置であって、
    　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。
  10. 　請求項９記載のレンズ装置であって、
    　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、
    　前記焦点補正部は、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。
  11. 　請求項１～１０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。
  12. 　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前記鏡筒の温度を検出する第一の温度センサ、及び、前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前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、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を備えるレンズ装置の焦点ずれ補正方法。
  13. 　請求項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. 　請求項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. 　請求項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. 　請求項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. 　請求項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. 　請求項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. 　請求項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. 　請求項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。
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