(57)【要約】【課題】  撮像素子を有するカメラにてホワイトバランスがとられた場合、分岐光学系と撮像系とでカラーバランスに相違が生じる。前記分岐光学系と撮像系各々に色収差が残存するため、各々の光学系において合焦位置が異なる。このため、分岐光学系にて合焦位置を探索する撮影システムでは、オートフォーカスの精度が劣化してしまう。【解決手段】  結像光学系内で光束の一部を分岐し、分岐後の光束にて撮像系の合焦状態を検出する分岐光学系と、定められた波長域に対して感度を持つチャンネルを複数有するカメラにおいて、撮像系の各チャンネルの相対強度比情報に基づいて合焦処理を変更すること。【選択図】  図１
2011075647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系内で光束の一部を分岐し、分岐後の光束にて撮像系の合焦状態を検出する分岐光学系と、定められた波長域に対して感度を持つチャンネルを複数有するカメラにおいて、撮像系の各チャンネルの相対強度比情報に基づいて合焦処理を変更するズームレンズ。
【請求項２】
撮像素子を有するカメラから、前記カメラに挿入されているフィルタの情報を得て、合焦位置処理を変更する請求項1記載のズームレンズ。
【請求項３】
撮像素子を有するカメラから各チャンネルの相対強度比情報を得て、合焦位置情報を変更する請求項1及び2記載のズームレンズ。
【請求項４】
ズームレンズに予め記憶されている各チャンネルの相対強度比情報に基づいて、合焦位置情報を変更する請求項1記載のズームレンズ。
【請求項５】
取得した前記各チャンネルの相対強度比情報を元に、以下の式に従って合焦位置情報を演算する請求項1〜4記載のズームレンズを有する撮影システム。
【数１】
2011075647.tif 000015
BP:補正後の合焦位置情報
ｎ:出力信号のチャンネル数
Si：各チャンネルの出力の相対強度
di:各チャンネルの合焦位置情報
【請求項６】
ズームレンズに予め記憶されている撮像系の各チャンネルの相対強度比情報に基づいて前記分岐光学系内にフィルタを挿入する請求項1記載のズームレンズ。
【請求項７】
上記カメラから取得した各チャンネルの相対強度比情報に基づいて前記分岐光学系内にフィルタを挿入する請求項1及び2記載のズームレンズ。
【請求項８】
前記分岐光学系内の合焦位置検出のための光電変換素子にて各チャンネルの相対強度比を変更することを特徴とする請求項1記載のズームレンズ。
【請求項９】
前記各チャンネルの相対強度比情報の取得に失敗したとき、合焦処理を変更しない請求項1のズームレンズ。
【請求項１０】
前記各チャンネルの相対強度比情報の取得に失敗したとき、前記ズームレンズの工場出荷時の合焦処理を設定にする請求項1のズームレンズ。
【請求項１１】
請求項１〜１０記載のズームレンズを有することを特徴とする撮影システム。
【請求項１２】
上記カメラに対してズームレンズが交換可能な請求項11記載の撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送用テレビカメラあるいはビデオカメラ等の撮像装置に好適なズームレンズ及びその撮影システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、放送用テレビカメラの分野では、ＨＤＴＶ（ハイビジョン）化が進み、より高精細な映像を実現できる撮影システムが求められている。
【０００３】
これらの要望を満足するために、撮像素子の高精細化や、撮影光学系として用いられるズームレンズの高性能化（高解像化）等が行われている。撮影光学系の高解像化を図ると、被写体の高周波成分の解像が可能となる。しかしながら撮影光学系の焦点深度が浅くなる為、ベストのピント位置（最良結像面）付近での微妙なフォーカス調整が必要となる。
【０００４】
マニュアルフォーカスの場合は、撮影者がビューファインダー等の比較的小さな画面を見ながらフォーカスを合わせている。この為、高精度のフォーカス合わせが困難になってきている。
【０００５】
これに対して、オートフォーカス機能（自動焦点検出機能）をもつズームレンズの要望が高まっている。
【０００６】
オートフォーカス方式として能動式と受動式のオートフォーカス方式がある。
【０００７】
能動式のオートフォーカス方式では、撮像系とは別に測距系を設けて、測距系より例えば赤外光を物体側に放射し、物体側から反射されてくる赤外光を受光して、物体に関する測距を行っている。
【０００８】
この能動式のオートフォーカス方式は、テレビカメラ等の撮像装置では操作性・機動性を確保する必要から適当でない。
【０００９】
これに対して受動式のオートフォーカス方式の１つに撮影光学系の一部のレンズ群や撮像素子を光軸方向に微小振幅駆動（ウォブリング）させて、ベストピント位置の方向判別信号を得るオートフォーカス方法（いわゆる山登りオートフォーカス方式）がある。
【００１０】
この方式は撮像光学系の一部のレンズ群を微小に駆動させるため、ピントの位置を探る動きが映像として写ってしまい見苦しいという問題がある。
【００１１】
この他受動式のオートフォーカス方式の１つに映像用の撮像素子に被写体からの光束を入射させる撮像光学系の光路中から一部の光束を分岐させ、その分岐した光束を合焦検出用の光電変換素子に結像させて、合焦信号を得る方法がある。このような撮像光学系とは別の分岐光学系（合焦光学系）にて合焦の判定をする方法がいくつか知られている（特許文献1、特許文献２、特許文献３）。
【００１２】
また、撮像光学系から光束の一部を分岐する方法では、カメラの撮像素子に取り込む光量が少なくなり撮影像に影響がでる。この影響を低減する為、赤外近くの波長域のみを分岐してその光束を利用して合焦位置を検出することが提案されている。（特許文献4）
また、画面内において、オートフォーカスを行う領域を決定する方法として、輝度信号と色差信号により所定の色領域を検出し、この領域をオートフォーカス等に用いる測光領域とすることが提案されている。（特許文献５）
ところで、照明等の撮影条件や、交換したズームレンズの分光透過率の影響を低減する為に、一般的に撮影前にはホワイトバランスがとられる。これは白色の被写体を撮影した時に、各チャンネルの相対強度比を変更し、各色チャンネルの出力比を同一にすることである。この分光感度を自動的に変化させて複数の画像を記録し、それを使用者に選択させることで、その後の撮影にその分光感度を反映させることが提案されている。（特許文献６）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−２７４１２９号公報
【特許文献２】特開２００４−０８５６７６号公報
【特許文献３】特開２００３−２７０５１７号公報
【特許文献４】特開２００３−３２２７９１号公報
【特許文献５】特開平６−１２１３３２号公報
【特許文献６】特開２００５−１０９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
撮像光学系の光路中に光束の一部を分岐する為の分岐素子を配し、撮像光学系とは別の分岐光学系によりベストピント位置の方向判定を行う方式は、ピントの位置を探る動きが撮影像に写らないという特徴がある。
【００１５】
しかし、前記分岐光学系の合焦位置検出のための光電変換素子にて各チャンネルの相対強度比情報を変更できないズームレンズにおいて、カメラにてホワイトバランスがとられた場合、分岐光学系と撮像系とでカラーバランスに相違が生じる。前記分岐光学系と撮像系各々に色収差が残存するため、各々の光学系において合焦位置が異なる。このため、分岐光学系にて合焦位置を探索する撮影システムでは、オートフォーカスの精度が劣化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では、結像光学系内で光束の一部を分岐し、分岐後の光束にて撮像系の合焦状態を検出する分岐光学系と、定められた波長域に対して感度を持つチャンネルを複数有するカメラにおいて、撮像系の各チャンネルの相対強度比情報に基づいて合焦処理を変更するズームレンズ及び撮影システムを提案する。
【００１７】
この時、撮像素子を有するカメラから各チャンネルの相対強度比情報を得て、合焦位置情報を変更するのがよい。
【００１８】
更に、撮像素子を有するカメラから、前記カメラに挿入されているフィルタの情報を得て、合焦位置処理を変更するのがよい。
【００１９】
また、ズームレンズに予め記憶されている各チャンネルの相対強度比情報に基づいて、合焦位置情報を変更してもよい。
【００２０】
また、好ましくは、取得した各チャンネルの相対強度比情報を元に、以下の式に従って合焦位置情報を演算するのがよい。
【００２１】
【数１】
2011075647.tif 000003
【００２２】
BP:補正後の合焦位置情報
ｎ:出力信号のチャンネル数
Si：各チャンネルの出力の相対強度
di:各チャンネルの合焦位置情報
あるいは、ズームレンズに予め記憶されている撮像系の各チャンネルの相対強度比情報に基づいて前記分岐光学系内にフィルタを挿入するのがよい。
【００２３】
また、上記カメラから取得した各チャンネルの相対強度比情報に基づいて前記分岐光学系内にフィルタを挿入してもよい。
【００２４】
また、前記分岐光学系内の合焦位置検出のための光電変換素子にて分光感度を変更するのがよい。
【００２５】
また、前記各チャンネルの相対強度比情報の取得に失敗したとき、合焦処理を変更しないのがよい。
【００２６】
あるいは、前記各チャンネルの相対強度比情報の取得に失敗したとき、前記ズームレンズの工場出荷時の合焦処理を設定にするのがよい。
【００２７】
更に、上記カメラに対してズームレンズが交換可能であるのがよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、照明の色温度が変化しても、正確に合焦位置を探索できるオートフォーカスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例1のフローチャート。
【図２】実施例2のフローチャート。
【図３】実施例3のフローチャート。
【図４】実施例4のフローチャート。
【図５】実施例5のフローチャート。
【図６】実施例6のフローチャート。
【図７】実施例7のフローチャート。
【図８】実施例8のフローチャート。
【図９】実施例9のフローチャート。
【図１０】実施例10のフローチャート。
【図１１】実施例1〜5の撮影システムの要部概略図。
【図１２】実施例6〜10の撮影システムの要部概略図。
【図１３】数値実施例1のズームレンズのレンズ断面図。
【図１４】分岐素子の説明図。
【図１５】数値実施例1のレンズ群Ｌ22挿入時のズームレンズの広角端と望遠端における球面収差図。
【図１６】数値実施例1のエクステンダー群Ｅｘ挿入時のズームレンズの広角端と望遠端における球面収差図。
【図１７】各チャンネルの波長に対する信号強度。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のオートフォーカス機能を有する結像光学系及び及びその撮影システムの実施例について説明する。
【００３１】
図11及び図12はズームレンズを撮影光学系として用いた撮影システム（テレビカメラシステム）の要部概略図である。101はズームレンズである。121は撮影装置としてのカメラである。ズームレンズ101はカメラ121に対して着脱可能になっている。122はカメラ121にズームレンズ101を装着することにより構成される撮影システムである。
【００３２】
ズームレンズ101はフォーカスレンズ群102、変倍レンズ群103、光量調節絞り104、結像レンズ群105を有している。105は分岐素子を有している（不図示）。光学系109は前記分岐素子にて分岐された光束を利用して合焦位置を検出する為のレンズユニットである。
【００３３】
110は光学系109によって形成された像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の合焦状態を検出する為の光電変換素子である。
【００３４】
また、111、112は、各々フォーカスレンズ群102，変倍レンズ群103を光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。尚、駆動機構111、112は、ドライブユニット120による電動駆動が可能であると共に、手動による駆動も可能である。
【００３５】
また、113〜115は駆動機構111、112及び光量調節絞り104を電動駆動するモータ（駆動手段）である。
【００３６】
また、116〜118は、フォーカスレンズ群102、変倍レンズ群103の光軸上の位置や、光量調節絞り104の絞り径を検出する為のエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器である。
【００３７】
123は工場出荷時に予め記憶されているか、あるいは、使用者が任意に記憶させることが可能な、オートフォーカスの為の合焦位置情報や分光感度情報、または結像レンズ群105と光電変換素子110の間に挿入するフィルタ情報を記憶させておく為のメモリである。
【００３８】
119は、得られた分光感度情報から、上記合焦位置情報を演算したり、また、結像部105と受光素子110の間に挿入するフィルタを選択するCPUである。
【００３９】
124は、撮像系の分光感度情報に基づいて合焦処理を変更することや、合焦処理変更に必要な分光感度情報を、使用者が指示あるいは選択する部材である。
【００４０】
カメラ121において、125は照明の色温度が変化した場合にホワイトバランスをとることを、使用者が指示する部材である。
【００４１】
ホワイトバランスとは、波長域に対して設定された各チャンネルの出力比を同じにすることである。
【００４２】
106は色温度変換フィルタやNDフィルタ、色分解プリズムを含むカメラ光学系、107はズームレンズ101によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）である。108は撮像素子107から得られた信号強度を演算処理してホワイトバランス調整を行うCPUである。また、126は前記演算処理にて得られたホワイトバランス情報を記憶するメモリである。
【００４３】
また、127は、カメラ121とズームレンズ101を制御するCPU119との間でホワイトバランス情報等が伝達可能なケーブルや接点コネクタ等の情報伝達部材である。
【００４４】
この撮影システム122におけるオートフォーカスのプロセスを説明する。ズームレンズ101中において結像部105内の分岐光学系にて分岐された光束を、光学系109にて光電変換素子110に導く。116〜118で得られるズーム、フォーカス、絞りの位置情報や、光電変換素子110で得た信号から、メモリ123に記憶されている合焦位置情報を読み出し、CPU119にて演算された合焦位置までモータ113を用いてフォーカスレンズ群102を駆動させる。
【００４５】
次に、撮影システム122において、照明の色温度が変化したときに、合焦位置情報を変更する実施例について説明する。下記実施例１〜実施例５（図１〜図5）は、図11の概略図の構成に相当する。また、下記実施例６〜実施例１０（図６〜図１０）は、図12の概略図の構成に相当する。
【００４６】
図1に実施例1のフローチャートを示す。カメラ121の指示部材125によりホワイトバランスをとることが指示されて、それが完了した場合（S11）、ズームレンズ101は、情報伝達部材127を通じて、カメラ光学系106に挿入されている色温度変換フィルタの情報や、カメラメモリ126から各チャンネルの相対強度比情報を取得する（S12）。得られた前記フィルタ情報や各チャンネルの相対強度比情報からズームレンズ101のCPU119にて演算処理を行い（S13）、演算結果である合焦位置情報をメモリ123に記憶する(S14)。
【００４７】
図2に実施例2のフローチャートを示す。部材124からカメラメモリ126に記憶されている各チャンネルの相対強度比情報を元に合焦位置情報を演算することを指示された場合（S21）、ズームレンズ101は、情報伝達部材127を通じて、カメラ光学系106に挿入されている色温度変換フィルタの情報や、カメラメモリ126から各チャンネルの相対強度比情報を取得する（S22）。得られたホワイトバランス情報からズームレンズ101のCPU119にて演算処理を行い（S23）、演算結果である合焦位置情報をメモリ123に記憶する(S24)。
【００４８】
図3に実施例3のフローチャートを示す。部材124から合焦位置情報を変更することを指示された場合（S31）、メモリ123に予め記憶されているいくつかの各チャンネルの相対強度比情報から、部材124にて使用者が任意に選択し（S32）、選択された情報からズームレンズ101のCPU119にて演算処理を行い（S33）、演算結果である合焦位置情報をメモリ123に記憶する(S34)。
【００４９】
この時、前記メモリ123に予め記憶されているいくつかの各チャンネルの相対強度比情報は、工場出荷時に撮影時の様々な照明条件を想定したものである。また、前記実施例1、2でカメラ121から取得し、メモリ123に記憶されている各チャンネルの相対強度比情報を選択してもよい。
【００５０】
更に、メモリ123に予め記憶させておく情報は、実施例3のフローチャート(S32)で示している各チャンネルの相対強度比情報でなく、(S34)にて記憶される演算結果の合焦位置情報でもよい。また、実施例1及び実施例2のフローチャート(S14)、（S24）にて演算され、メモリ123に記憶されている合焦位置情報を使用してもよい。これにより、既に演算済みの合焦位置情報を用いる為、実施例3のフローチャート(S33)の演算処理をしなくてもよい。
【００５１】
図4に実施例4のフローチャートを示す。実施例4では、分岐光学系の光電変換素子110にてホワイトバランスをとることが可能とする。これにより、分岐光学系のカラーバランスが、撮像系におけるカラーバランスと同等となり、高精度な合焦位置探索が可能となる。カメラ121の指示部材125によりホワイトバランスをとることが指示されて、それが完了した場合（S41）、ズームレンズ101は、分岐光学系の光電変換素子110にてホワイトバランスをとり、各チャンネルの相対強度比情報を取得する(S42)。該各チャンネルの相対強度比情報をメモリ123に記憶し(S43)、以後該各チャンネルの相対強度比情報に基づいて光電変換素子110からの出力信号を処理する。
【００５２】
図5に実施例5のフローチャートを示す。実施例5では、分岐光学系の光電変換素子110にてホワイトバランスをとることが可能とする。これにより、分岐光学系のカラーバランスが、撮像系におけるカラーバランスと同等となり、高精度な合焦位置探索が可能となる。部材124から分岐光学系の各チャンネルの相対強度比情報を取得することを指示された場合(S51)、分岐光学系の光電変換素子110にてホワイトバランスをとり、各チャンネルの相対強度比情報を取得する(S52)、該各チャンネルの相対強度比情報をメモリ123に記憶し(S53)、以後該各チャンネルの相対強度比情報に基づいて光電変換素子110からの出力信号を処理する。
【００５３】
次に、実施例6〜実施例10（図6〜図10）の構成図である図12について説明する。結像部105内の分岐光学系にて分岐された光束を、光学系109と、フィルタ128を経て受光素子110に導く。部材129は複数のフィルタ128を保持しており、CPU119にて選択された任意のフィルタを、電動駆動するモータ（駆動手段）130にて光学系109の光軸上に挿入することができる。
【００５４】
図6に実施例6のフローチャートを示す。カメラ121の指示部材125によりホワイトバランスをとることが指示されて、それが完了した場合（S61）、ズームレンズ101は、情報伝達部材127を通じて、カメラ光学系106に挿入されている色温度変換フィルタの情報や、カメラメモリ126から各チャンネルの相対強度比情報を取得する（S62）。CPU119にて、各チャンネルの相対強度比情報に対して予め設定されたフィルタ128を選択し（S63）、モータ130にて部材129を駆動し、（S63）にて選択されたフィルタを、光学系109の光軸上に挿入する（S64）。これにより、分岐光学系と撮像系とのカラーバランスが近づく為、合焦精度が向上する。
【００５５】
図7に実施例7のフローチャートを示す。部材124から分岐光学系にフィルタを挿入することを指示された場合（S71）、ズームレンズ101は、情報伝達部材127を通じて、カメラ光学系106に挿入されている色温度変換フィルタの情報や、カメラメモリ126から各チャンネルの相対強度比情報を取得する（S72）。CPU119にて、各チャンネルの相対強度比情報に対して予め設定されたフィルタ128を選択し(S73)、モータ130にて部材129を駆動し、（S73）にて選択されたフィルタを、光学系109の光軸上に挿入する（S74）。
【００５６】
図8に実施例8のフローチャートを示す。部材124から分岐光学系にフィルタを挿入することを指示された場合（S81）、メモリ123に予め記憶されているいくつかの各チャンネルの相対強度比情報から、部材124にて使用者が任意に選択し（S82）、CPU119にて、各チャンネルの相対強度比情報に対して予め設定されたフィルタ128を選択し（S83）、モータ130にて部材129を駆動し、（S83）にて選択されたフィルタを、光学系109の光軸上に挿入する（S84）。
【００５７】
図9に実施例9のフローチャートを示す。実施例9では、分岐光学系の光電変換素子110は各チャンネルの相対強度比情報を取得することができるが、該各チャンネルの相対強度比情報をメモリ123に記憶したり、取得後の該各チャンネルの相対強度比情報に基づいて光電変換素子110からの出力信号を処理することはできないものとする。カメラ121の指示部材125によりホワイトバランスをとることが指示されて、それが完了した場合（S91）、ズームレンズ101は、分岐光学系の光電変換素子110にてホワイトバランスをとり、各チャンネルの相対強度比情報を取得する(S92)。CPU119にて、各チャンネルの相対強度比情報に対して予め設定されたフィルタ128を選択し（S93）、モータ130にて部材129を駆動し、（S93）にて選択されたフィルタを、光学系109の光軸上に挿入する（S94）。これにより、分岐光学系と撮像系とのカラーバランスが近づく為、合焦精度が向上する。
【００５８】
図10に実施例10のフローチャートを示す。実施例10では、分岐光学系の光電変換素子110は各チャンネルの相対強度比情報を取得することができるが、該各チャンネルの相対強度比情報をメモリ123に記憶したり、取得後の該各チャンネルの相対強度比情報に基づいて光電変換素子110からの出力信号を処理することはできないものとする。部材124から分岐光学系の各チャンネルの相対強度比情報を取得することを指示された場合(S101)、ズームレンズ101は、分岐光学系の光電変換素子110にてホワイトバランスをとり、各チャンネルの相対強度比情報を取得する(S102)。CPU119にて、各チャンネルの相対強度比情報に対して予め設定されたフィルタ128を選択し（S103）、モータ130にて部材129を駆動し、（S103）にて選択されたフィルタを、光学系109の光軸上に挿入する（S104）。これにより、分岐光学系と撮像系とのカラーバランスが近づく為、合焦精度が向上する。
【００５９】
尚、図12において、フィルタ128は、光学系109と光電変換素子110の間に挿入しているが、結像レンズ群105と光電変換素子110の間で、且つ光学系109の光軸上であれば、挿入場所は任意である。
【００６０】
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例1として、ズームレンズを示す。
【００６１】
（数値実施例1）
【００６２】
【表１】
2011075647.tif 000004
【００６３】
【表２】
2011075647.tif 000005
【００６４】
【表３】
2011075647.tif 000006
【００６５】
【表４】
2011075647.tif 000007
【００６６】
前記数値実施例1のズームレンズはテレビ放送用の撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。
【００６７】
ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは各面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚及び間隔、ｎｉ，νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。又、ｆは焦点距離、FnoはＦナンバーを示す。また、ｒ58、ｒ59は色分解プリズムに相当するガラス材である。また、ｒ40、ｒ41は分岐素子の面を示している。また、ｒ42からｒ46と、エクステンダー部が入れ替わることにより、焦点距離範囲を遷移させることができる。
【００６８】
図13は数値実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図である。レンズ断面図において、左方が被写体側（前方）で、右方が像側（後方）である。物体側から像側へ順に、合焦用レンズ群Ｌ１１を含む合焦部ＬＦ、ズーミングの為に光軸上移動する２つのレンズ群（バリエーターレンズ群Ｌ１２とコンペンセータレンズ群Ｌ１３）を含む変倍部ＬＺ、通過光量を制限する開口絞りＳＰ、結像用の複数のレンズ群を含む結像部ＬＲとを有している。結像部ＬＲは、レンズ群Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３を有している。
【００６９】
レンズ群Ｌ２１は入射光束を複数の光路に分岐する分岐素子ＬＤを含むレンズ群である。
【００７０】
レンズ群Ｌ２１は一部のレンズ群を光軸と垂直方向の成分を持つように移動して（平行偏心又は回動偏心して）像位置を変化させる防振レンズＩＳを有している。
【００７１】
防振レンズ群ＩＳは、撮像用の光束の一部の光束を分岐する為の分岐素子ＬＤよりも物体側に配置している。これによって分岐後に配されているベストピント位置を探索する為の合焦検出手段で、防振された安定した信号を得て、より正確なベストピント位置を検出している。
【００７２】
ＬＡは分岐光学系である。分岐光学系ＬＡは分岐素子ＬＤで分岐された撮影光束の一部を用いて公知の方法により撮影光学系（ズームレンズ）の焦点検出信号を得る為に用いている。例えば、位相差方式では、ズームレンズの射出瞳の複数領域から射出する光束によって、該複数領域毎に各々被写体像を形成する２次結像レンズと、複数の被写体像が形成される位置に各々設けた受光部を有している。該受光部によって被写体像の光量分布を電気信号に変換し、このときの信号を用いて複数の被写体像の相対位置関係よりズームレンズの焦点情報を演算手段で求めている。
【００７３】
図14に本数値実施例における、分岐素子ＬＤと分岐光学系ＬＡの概略図を示す。図１０において、ｘは撮像系（ズームレンズ）の光軸、ｙは分岐光学系ＬＡの光軸、Ｓは光線を分岐する為の反射面を示している。
【００７４】
反射面Ｓは、入射光線を所定の割合で透過光と反射光に分岐している。そして、光路を分岐したい方向（光軸ｙ）を考慮し、光軸ｘに対して適切な角度をつけて配置している。また、反射面Ｓの反射と透過の割合は、撮像系と分岐光学系ＬＡで各々必要な光量を考慮して適切に配分している。
【００７５】
レンズ群Ｌ２２は全系の焦点距離範囲を遷移させるためにエクステンダーレンズ群Ｅｘと変換可能に光路中より挿脱される。
【００７６】
レンズ群Ｌ２３は結像のための固定群である。また、レンズ群Ｌ２３はフランジバック調整やマクロ撮影時に光軸方向に可動である。
【００７７】
Ｇは色分解プリズム、光学フィルター、フェースプレート、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。
【００７８】
ＩＰは像面であり、テレビカメラやビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。
【００７９】
図15（Ａ），（Ｂ）は、レンズ群Ｌ２２が挿入された数値実施例１のズームレンズにおいて、物体距離が無限遠での(A)広角端及び(B)望遠端での球面収差図である。また、図16（Ａ），（Ｂ）は、エクステンダーレンズ群Ｅｘが挿入された数値実施例１のズームレンズにおいて、物体距離が無限遠での(A)広角端及び(B)望遠端での球面収差図である。図中、実線はｅ線を、一点斜線はＣ線を、二点斜線はｆ線を表している。図15、図16より、各波長における合焦位置は異なることがわかる。また、各波長の合焦位置は、広角端に比べて望遠端で大きくことなることが分かる。これは、各波長における縦倍率の違いが望遠側で顕著になる為である。また、望遠端では、Ｆナンバーを確保する為に入射瞳径が大きくなり、球面収差量は大きくなる為である。撮像素子を有するカメラにてホワイトバランスがとられた場合、分岐光学系と撮像系とでカラーバランスに相違が生じ、各々の光学系において合焦位置が異なる。このため、分岐光学系にて合焦位置を探索する撮影システムでは、分岐光学系で探索した合焦位置とカメラで撮影像の合焦位置に違いが生じ、オートフォーカスの合焦精度が劣化してしまう。
【００８０】
合焦精度の劣化を防止する為に、まず、上記数値実施例1のズームレンズをカメラに取り付けた、上記図11と同様の撮影システムにおいて、ホワイトバランス情報を元に、上記（1）式に従って合焦位置情報を演算する実施例について説明する。
【００８１】
本実施例の撮影システムは、ＲＧＢの3チャンネルとした。図17にその概略図を示す。
【００８２】
横軸は波長で、縦軸は信号強度を示す。図中のＲ、Ｇ、Ｂは各々Ｒチャンネル、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルを示す。図17(A)はある照明下で撮影した時のカメラから各チャンネルの出力信号を示す。この状態でカメラにてホワイトバランスをとると、図17(B)で示す出力信号となる。この時、各チャンネルの波長に対する信号強度の積分値の比、つまり出力比は同じとなる。
【００８３】
表５に本実施例における各チャンネルの構成波長及び感度比を示す。表５中の感度は、ズームレンズの分光透過率や、カメラ中の撮像素子や色分解光学系の分光感度を想定したものであり、撮影照明の色温度は考慮いない。言い換えれば、撮影照明の色温度に対する、各チャンネルの各波長における感度はすべて1の状態の値とする。
【００８４】
【表５】
2011075647.tif 000008
【００８５】
表６にレンズ群Ｌ２２挿入時での、広角端と望遠端の各チャンネル合焦位置情報diを示す。本数値実施例における合焦位置情報di（iはチャンネル名）は、ズームレンズの光軸上での合焦位置とした。ここでは、ズームポジションが広角端と望遠端で、物体距離が無限遠の状態における値を示した。また、合焦位置を、結像面上で25lp/mmのチャートに対する撮影画界の中心でのＭＴＦのピーク値と定義した。この時、広角端、望遠端共にＧチャンネルの合焦位置をゼロとした。
【００８６】
【表６】
2011075647.tif 000009
【００８７】
今、例えば、色温度が3200Kの光源下で撮影するとする。表７に、3200K光源の、各波長における強度比と、各チャンネルにおける強度比を示す。
【００８８】
【表７】
2011075647.tif 000010
【００８９】
表７の各チャンネルにおける強度比は、チャンネルを構成する各波長における強度比の積分値（和）から算出した。
【００９０】
NTSC方式のテレビカメラシステムでは、画像を形成する輝度信号は、各チャンネルの強度比G:R:B=6:3:1からなる。本実施例において、撮像システムの撮像素子に入射する各チャンネルにおける出力の相対強度Si（iはチャンネル名）は、上記表７で示した各チャンネルの強度比の値に、上記輝度信号の強度比を掛け合わせたものとなる。本実施例において前述してきた分光感度情報は、この相対強度比Siを指す。表８に各チャンネルの相対強度比Siを示す。各チャンネルの相対強度比SiはＧチャンネルの強度を1とした。
【００９１】
色温度が3200Kの光源下での撮影時に、カメラにてホワイトバランスをとると、ＲＧＢの各チャンネルの強度比は1：1：1に補正される。この時の、オートフォーカス時の目標値となる合焦位置情報BPは、上記（1）式により求まる。表４に上記（1）式の算出結果を示す。また、（1）式の計算に必要となる各チャンネルでの合焦位置情報dは表６に示してある。
【００９２】
【表８】
2011075647.tif 000011
【００９３】
また、本数値実施例では示していないが、表８の各チャンネルにおける出力の相対強度Siを算出するにあたり、カメラ121から情報伝達部材127を通じて得られる、カメラ光学系106に挿入されている色温度変換フィルタの情報を考慮するのがよい。このとき、色温度変換フィルタの各チャンネルの相対透過率をSiに掛け合わせればよい。
【００９４】
また、上記表６では、簡単の為、ズームポジションが広角端と望遠端で、物体距離が無限遠の状態における値のみを示したが、複数のズームポジション及び物体距離における合焦位置情報dをメモリ123に予め記憶させておき、撮影条件に近い合焦位置情報dの値を用いて、合焦位置情報BPを算出するのがよい。これにより、高精度なオートフォーカスを実現できる。
【００９５】
ところで、本数値実施例では、分岐素子ＬＤをレンズ群Ｌ２２あるいはエクステンダーＥｘより物体側に配置している。これにより、レンズ群Ｌ２２とエクステンダーＥｘの挿抜により撮影画角が変化しても、分岐光学系ＬＡに取り込まれる光束は変化しない。つまり、上記レンズ群の挿抜によりオートフォーカスの処理を変える必要がなく、比較的簡易な構成でオートフォーカスの撮影システムを実現できる。
【００９６】
一方、分岐素子ＬＤをレンズ群Ｌ２２あるいはエクステンダーＥｘより結像面側に配置してもよい。但し、この時は、上記レンズ群の挿抜により、撮影光束も分岐光学系ＬＡに取り込まれる光束も同様に変化する為、表６のレンズ群Ｌ２２挿入時の各チャンネルでの合焦位置情報dとは別に、エクステンダーＥｘ挿入時の上記ｄをメモリ123に予め記憶させておく必要がある。
【００９７】
表９に、エクステンダーＥｘ群挿入時での、広角端と望遠端の各チャンネル合焦位置情報diを示す。ここでは、ズームポジションが広角端と望遠端で、物体距離が無限遠の状態における値を示した。また、合焦位置を、結像面上で25lp/mmのチャートに対する撮影画界の中心でのＭＴＦのピーク値と定義した。この時、広角端、望遠端共にＧチャンネルの合焦位置をゼロとした。尚、各チャンネルの構成波長及び感度比は、表５の値を使用した。
【００９８】
【表９】
2011075647.tif 000012
【００９９】
また、表１０に、上記表８と同様、各チャンネルの相対強度比Siと、上記(1)式にて算出した合焦位置情報BPを示す。
【０１００】
【表１０】
2011075647.tif 000013
【０１０１】
以上のように、分岐素子ＬＤをレンズ群Ｌ２２あるいはエクステンダーレンズ群Ｅｘより結像面側に配置した場合、ズームレンズにレンズ群Ｌ２２とエクステンダーレンズ群Ｅｘどちらが挿入されているか判断し（不図示）、レンズ群Ｌ２２挿入時には表６の値を、エクステンダーレンズ群Ｅｘ挿入時には表９の値を用いて演算する必要がある。
【０１０２】
次に、上記数値実施例1のズームレンズをカメラに取り付けた、上記図12と同様の撮影システムにおいて、カメラあるいは分岐光学系の光電変換素子から得られる各チャンネルの相対強度比情報に基づいて、分岐後の光束に対してフィルタを挿入する実施例について説明する。
【０１０３】
今、例えば、色温度が3200Kの光源下で撮影するとする。カメラ121かあるいは分岐光学系の光電変換素子から得られる各チャンネルの相対強度比情報は表８で示されている各チャンネルの相対強度比Siである。このとき、撮像系と分岐光学系でのカラーバランスを同じくする為には、各チャンネルの相対強度比Siの逆数の透過率をもつフィルタを分岐光学系に挿入すればよい。表１１に、挿入するフィルタの、透過光量の各チャンネルの相対強度を示す。Ｇチャンネルの強度を1とした。
【０１０４】
【表１１】
2011075647.tif 000014
【０１０５】
ここでは、色温度3200Kの光源下で挿入するフィルタについて説明したが、様々な色温度条件に対応するフィルタを予め部材128にて複数有しておき、CPU119にて、得られた分光感度情報から、撮像系のカラーバランスに最も近くなるフィルタを選択し、モータ130にて光学系109の光軸上に挿入するのがよい。
【０１０６】
以上のように、得られた各チャンネルの相対強度比情報に対して、適切なフィルタを分岐光学系に挿入することにより、より高精度なオートフォーカスを実現できる。
【０１０７】
実施例1〜10または数値実施例1において、CPU119が、カメラ121あるいはメモリ123から各チャンネルの相対強度比情報を取得することに失敗した場合、上記合焦位置情報の演算を行わない、あるいは分岐光学系にフィルタを挿入しない。または、ズームレンズ101の工場出荷時の色温度設定（合焦位置情報BPあるいは分岐光学系のフィルタ）に戻してもよい。上記数値実施例1における工場出荷時の色温度設定は、前述したが、各チャンネルの各波長における感度はすべて1の色温度を想定している。
【０１０８】
以上のように各実施例によれば、照明の色温度が変化しても、正確に合焦位置を探索できるオートフォーカスを実現できる。
【符号の説明】
【０１０９】
ＬＦ  合焦部
ＬＺ  変倍部
ＬＲ  結像部
ＬＡ  分岐光学系
ＬＤ  分岐素子
Ｌ１１  合焦用レンズ群
Ｌ１２  バリエーターレンズ群
Ｌ１３  コンペンセーターレンズ群
Ｌ２１  レンズ群Ｌ２１
Ｌ２２  レンズ群Ｌ２２
Ｌ２３  レンズ群Ｌ２３
Ｅｘ  エクステンダーレンズ群
ＳＰ  開口絞り
Ｇ  ガラスブロック
ＩＳ  防振レンズ群
【図１】
2011075647.tif 000016
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011075647.tif 000030
【図１６】
2011075647.tif 000031
【図１７】
2011075647.tif 000032