(57)【要約】      （修正有）【課題】リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利なレンズ装置を提供する。【解決手段】レンズ装置１は、物体側から順に、フォーカス調整のために移動するフォーカス光学ユニット１１１と、リレー光学ユニット１１２と、リレー光学ユニット１１２の移動を制御する制御部１２２・１２３、処理部１２４を含むものとする。リレー光学ユニット１１２は、フォーカス調整のために移動する第１サブユニット１１２ａと、第２サブユニット１１２ｂとを含み、処理部１２４は、第１サブユニット１１２ａと第２サブユニット１１２ｂとをそれぞれ制御する互いに異なる第１制御部と第２制御部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、フォーカス調整のために移動するフォーカス光学ユニットと、リレー光学ユニットとを含み、前記リレー光学ユニットの移動を制御する制御部を含むレンズ装置であって、
前記リレー光学ユニットは、フォーカス調整のために移動する第１サブユニットと、フォーカス調整のために移動する第２サブユニットとを含み、
前記制御部は、前記第１サブユニットと前記第２サブユニットとをそれぞれ制御する互いに異なる第１制御部と第２制御部とを含むことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記第１制御部と前記第２制御部とは、互い異なる第１駆動部と第２駆動部とをそれぞれ含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記第１制御部と前記第２制御部とは、互い異なる第１制御特性と第２制御特性とをそれぞれ有す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。
【請求項４】
前記第１制御部と前記第２制御部とは、前記フォーカス光学ユニットの位置に基づいて、前記第１サブユニットの位置と前記第２サブユニットの位置とをそれぞれ駆動す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。
【請求項５】
前記第１制御部と前記第２制御部とは、前記フォーカス光学ユニットの位置による収差を補償するように、前記第１サブユニットの位置と前記第２サブユニットの位置とをそれぞれ駆動することを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記第２制御部は、前記第１制御部による前記第１サブユニットの制御における偏差を補償するように、前記第２サブユニットの制御を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記第２制御部による前記第２サブユニットの制御の精度は、前記第１制御部による前記第１サブユニットの制御の精度より高いことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記第１サブユニットは、マクロ撮影のために可動であり、
前記第２サブユニットは、フランジバックのずれを補償するために可動である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記フォーカス光学ユニットは、最も物体側の光学ユニット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１０】
前記フォーカス光学ユニットと前記リレー光学ユニットとの間に、ズームのために移動するズーム光学ユニットを有することを特徴とする請求項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。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、
前記レンズ装置の像面に配された撮像素子と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
レンズ装置において、フォーカス光学ユニットおよびズーム光学ユニットとは別に、ズーム光学ユニットより後側（像面側）にある光学ユニット（リレー光学ユニットの一部）の位置をフォーカス変動の補償のために制御するものが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第０３８４４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のレンズ装置は、フォーカス変動の補償のために移動するリレー光学ユニットの一部が、結像位置の微調整（トラッキング調整）やマクロ撮影のためにも移動制御されるものとなっている。よって、当該レンズ装置は、リレー光学ユニットが担う機能を発揮するのに必ずしも有利とはいえない。本発明は、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利なレンズ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの側面は、物体側から順に、フォーカス調整のために移動するフォーカス光学ユニットと、リレー光学ユニットとを含み、前記リレー光学ユニットの移動を制御する制御部を含むレンズ装置であって、
前記リレー光学ユニットは、フォーカス調整のために移動する第１サブユニットと、フォーカス調整のために移動する第２サブユニットとを含み、
前記制御部は、前記第１サブユニットと前記第２サブユニットとをそれぞれ制御する互いに異なる第１制御部と第２制御部とを含むことを特徴とするレンズ装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利なレンズ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１のレンズ装置の構成例を示す図
【図２】実施形態２のレンズ装置の構成例を示す図
【図３】実施形態３における第１・第２リレー光学ユニットの位置の制御の第１例を示す図
【図４】第１および第２リレー光学ユニットの位置の制御の第２例を示す図
【図５】処理部による処理の流れを例示する図
【図６】撮像装置の構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
〔実施形態１〕
図１を参照して実施形態１を説明する。図１は、実施形態１のレンズ装置の構成例を示す図である。図１において、レンズ装置１は、レンズ鏡筒１１と駆動部１２とを含んで構成されている。レンズ鏡筒１１は、被写体側からフォーカス光学ユニット１１１と、リレー光学ユニット１１２とを含む。リレー光学ユニット１１２は、第１サブユニット１１２ａと第２サブユニット１１２ｂとを含む。駆動部１２は、フォーカス光学ユニット１１１、第１サブユニット１１２ａ、および第２サブユニット１１２ｂを、それぞれ、例えばギアを介して、駆動するフォーカス駆動部１２１、第１駆動部１２２、および第２駆動部１２３を含んで構成されている。また、駆動部１２は、処理部１２４を含んで構成されている。なお、処理部１２４は、ＣＰＵを含んで構成されうるものである。
【００１０】
ここで、各駆動部は、対応する各光学ユニットの位置を検出する検出部を含み、検出部により得られた位置信号Ｆｏｌを処理部１２４へ送る。処理部１２４は、当該位置信号とそれに対応する光学ユニットの目標位置とに基づいて、制御信号（指令値）Ｃｔｌを各駆動部へ送る。そのようにして、処理部１２４は、各駆動部を介して各光学ユニットの位置をそれに対応する目標位置にしたがって制御する。なお、処理部１２４と第１駆動部１２２とを含んで構成される制御部を第１制御部とし、処理部１２４と第２駆動部１２３とを含んで構成される制御部を第２制御部とする。第１制御部と第２制御部とを総じて単に制御部ともいう。
【００１１】
本実施形態では、フォーカス光学ユニットの移動によるレンズ装置１の光学的な収差（例えば軸上色収差）の変動を補償（低減）するために、リレー光学ユニット中の第１サブユニット１１２ａおよび第２サブユニット１１２ｂを個別に移動（位置決め）しうる。そのように２つの光学ユニットを個別に移動する構成とした場合には、レンズ装置１の収差調整の自由度が高まり、よって、収差変動の補償（低減）に有利なレンズ装置を提供しうる。
【００１２】
また、第１制御部と第２制御部とを、互いに異なる第１制御特性と第２制御特性とをそれぞれ有するものとしうる。例えば、第１制御特性を第１サブユニット１１２ａの高速位置決めに有利なものとし、第２制御特性を第２サブユニット１１２ｂの高精度位置決めに有利なものとしうる。そのようにすれば、リレー光学ユニット１１２による高速なフォーカス調整を要する場合（例えばマクロ撮影の場合）は、第１制御部が機能するようにレンズ装置１を構成しうる。また、高精度なフォーカス調整を要する場合（例えばフランジバック（長）のずれを補償する場合）は、第２制御部が機能するようにレンズ装置１を構成しうる。このように、本実施形態は、リレー光学ユニットの位置（移動）の制御をその目的に適したものとしうる。
【００１３】
以上に説明したように、本実施形態によれば、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利なレンズ装置を提供することができる。
【００１４】
〔実施形態２〕
図２を参照して実施形態１を説明する。図２は、実施形態２のレンズ装置の構成例を示す図である。本実施形態のレンズ装置２は、実施形態１のレンズ装置１に対して、以下のように異なっている。まず、レンズ鏡筒２１は、レンズ鏡筒１１に対して、ズームのために移動するズーム光学ユニット２１１と、Ｆナンバの変更のために開口寸法（開口径）が変化する開口絞りユニット２１２とを含んでいる点で異なっている。また、それらにそれぞれ対応するズーム駆動部２２１と、開口絞り駆動部２２２とを含んでいる点で異なっている。また、可動の第１サブユニット１１２ａは、マクロ撮影の機能を有し、可動の第２サブユニット１１２ｂは、フランジバック（長）のずれを補償する機能を有するものとしている。なお、本実施形態において、光学ユニットの配置は、物体側から順に、フォーカス光学ユニット１１１、ズームレンズ光学ユニット２１１、開口絞りユニット２１２、リレー光学ユニット１１２となっている。ここで、第１サブユニット１１２ａは、いわゆるマクロ撮影の他に、映像効果として意図的な大きいボケ状態を生成するためにも使用されうる。また、第２サブユニット１１２ｂは、いわゆるフランジバック（長）のずれを補償する機能の他に、次の機能を有する。すなわち、フォーカス光学ユニット、ズーム光学ユニット、および開口絞りユニットのうちの少なくとも１つの位置または状態に応じて生じるレンズ装置２の光学的収差（例えば（デ）フォーカス状態または軸上色収差）の変動を補償する機能を有する。
【００１５】
ここで、映像効果としてのボケ状態を生成する第１サブユニット１１２ａは、位置決め精度の高さよりも、むしろ低速から高速までの移動速度の自由度の高さが必要である。また、第２サブユニット１１２ｂは、フランジバック（長）のずれの補償や光学的収差の変動の補償に使用するため、移動速度の自由度の高さよりも、むしろ位置決め精度の高さが必要である。
【００１６】
そこで、第１制御特性を第１サブユニット１１２ａの高速位置決めに有利なものとし、第２制御特性を第２サブユニット１１２ｂの高精度位置決めに有利なものとする。そのため、第１制御部においては、高速位置決めに適したアクチュエータおよび動力伝達機構を含み、第２制御部においては、高精度位置決めに適したアクチュエータおよび動力伝達機構を含むようにするのが好ましい。例えば、第１制御部は、直流モータを含み、第２制御部は、ステッピングモータを含むようにするのがよい。また、各制御部は、動力伝達機構として、例えば、適切なギア比を有するギア列を含むようにするのがよい。また、第１制御特性および第２制御特性は、制御系の構成およびパラメータのうち少なくとも一方を互いに異ならせてもよい。例えば、第１制御部は、オープン制御とし、第２制御部は、フィードバック制御または２自由度制御とする等、制御系の構成を異ならせてもよい。また、第１制御部は、Ｐ（比例）制御とし、第２制御部は、ＰＩ（比例・積分）制御とする等、制御系のパラメータを異ならせてもよい。このような構成により、リレー光学ユニットが複数の機能を担う場合に、それぞれに適した制御を行うことができる。
【００１７】
以上に説明したように、本実施形態によれば、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利なレンズ装置を提供することができる。
【００１８】
〔実施形態３〕
以下、実施形態３を説明する。本実施形態は、レンズ装置２における処理部１２４の処理内容が実施形態２のそれとは異なっている。本実施形態では、第１サブユニットの位置の定常偏差を第２サブユニットの位置で補償するようにしている。図３は、実施形態３における第１・第２サブユニットの位置の制御の第１例を示す図である。
【００１９】
図３において、第１制御部は、目標位置（後述の原点位置）に向けた第１サブユニットの移動を時刻（経過時間）０に開始する（［１］）。そして、第１サブユニットは、時刻Ｔ１に、目標位置からの定常偏差Ｘをもって停止する（［２］）。続いて、第２制御部は、時刻Ｔ１（［３］）から時刻Ｔ３（［５］）まで、定常偏差Ｘを補償するための補正量Ｃを補正の目標量として、第２サブユニットを移動する。これにより、第２サブユニットは、Ｔ３の時点で、定常偏差Ｙをもって停止する。
【００２０】
上述したように、映像効果としてのボケ状態を生成する第１サブユニット１１２ａは、位置決め精度の高さよりも、むしろ低速から高速までの移動速度の自由度の高さが必要である。そこで、第１制御特性を第１サブユニット１１２ａの高速位置決めに有利なものとし、第２制御特性を第２サブユニット１１２ｂの高精度位置決めに有利なものとする。こうすることにより、図３のような高速かつ高精度な制御を実現することができる。第１サブユニット１１２ａと第２サブユニット１１２ｂとは、その移動量に対するフォーカスの変化量（敏感度）が異なりうる。このような場合、当該敏感度は、例えば、撮影条件に応じた値を処理部１２４にデータテーブルまたは関数等として予め記憶しておき、図３におけるような定常偏差Ｘを低減する制御は、当該撮影条件に応じた値に基づいて適切に行いうる。図３の場合は、第１サブユニット１１２ａの敏感度より第２サブユニット１１２ｂのそれの方が低い場合である。なお、第２サブユニット１１２ｂの敏感度が図３におけるそれより高い場合には、定常偏差Ｘを補償するための補正量Ｃは、図３の場合のそれよりも小さくなる。ここで、当該補正量Ｃは、上記の敏感度が撮影条件に依存することから、撮影条件の情報に基づいて変更されうる。当該撮影条件の情報は、フォーカス光学ユニット、ズーム光学ユニット、および開口絞りユニット等の、リレー光学ユニットとは異なる光学ユニット（例えば、焦点距離を変換するエクステンダ光学ユニットを含みうる）の位置または状態の情報を含みうる。上記のデータテーブルまたは関数等の情報は、レンズ装置の設計値や計測値に基づくものとしうる。また、撮影条件の情報は、レンズ装置内の温度等、各光学ユニットの位置や光学特性に影響を与える環境に関する情報を含みうる。図３の最も下のグラフに示されるように、第１サブユニット１１２ａの位置の制御だけでは、目標とする焦点位置に対する焦点深度内に収められない焦点位置（デフォーカス量）を、第２サブユニット１１２ｂの位置の制御を追加することにより補償している。すなわち、Ｔ２の時点で焦点位置が焦点深度の範囲内に収まり（［４］）、Ｔ３の時点では、定常偏差ＸおよびＹに対応する十分に小さいデフォーカス量になっている。
【００２１】
また、第１サブユニット１１２ａの位置の定常偏差Ｘやその停止までに要する時間が既知または推定可能である場合を図４に示す。ここで、図４は、第１および第２サブユニットの位置の制御の第２例を示す図である。同図において、第１サブユニット１１２ａが停止する前（例えば、減速を開始する時刻Ｔ４）に、既知の又は推定された定常偏差Ｘを停止時刻（停止予定時刻）Ｔ１に補償完了するように、第２サブユニット１１２ｂの補正量Ｃを目標の補正量とする、移動を開始する（［６］・［７］）。この場合、時刻Ｔ５の時点には焦点位置が焦点深度の範囲内に収まり（［８］）、第１サブユニット１１２ａの停止と第２サブユニット１１２ａによる補償とがほぼ同時に完了する（［２］・［９］）。そのため、第１サブユニット１１２ａの位置の制御における定常偏差の影響（意図したボケ量との相違）が映像では認識され難いことになる。なお、定常偏差Ｘや停止までに要する時間（例えばＴ１−Ｔ４）の情報またはそれ得るための情報は、例えば、その撮影条件ごとに、処理部１２４に予め記憶させておくのが好ましい。
【００２２】
ここで、図５は、処理部による処理の流れを例示する図である。同図を参照して、処理部１２４（第１・第２制御部）による処理の流れの例を説明する。当該処理は、第１サブユニット１１２ａによるマクロ撮影の指示を処理部１２４に与えるための不図示のマクロスイッチ（マクロＳＷまたはマクロ指示部）からの当該指示を処理部１２４が与えられた場合の処理である。同図において、処理部は、処理を開始すると、まず、ステップＳ０１では、マクロスイッチからの指示を強制的にオフ状態とする。つづくステップＳ０２では、第２サブユニット１１２ｂによるフランジバック（長）のずれの補償のための指示を処理部１２４に与えるための不図示のＦＢスイッチ（ＦＢＳＷまたはＦＢ指示部）からの当該指示がオフ状態かを判断する。そこで、オフ状態でないことが判断されると、処理は、ステップＳ０１に戻される。オフ状態であること（フランジバック（長）のずれの補償が完了したこと）が判断されると、処理は、ステップＳ０３に進められる。ステップＳ０３では、第２サブユニット１１２ｂの位置（原点位置）Ｐ０を取得する。つづくステップＳ０４では、第１サブユニット１１２ａの位置（原点位置）Ｑ０を取得する。つづくステップＳ０５では、マクロスイッチからの指示の強制的なオフ状態を解除する。つづくステップＳ０６では、マクロスイッチがオフ状態とされたかを判断する。オフ状態でないと判断された場合は、ステップＳ０６に処理が戻され、オフ状態であると判断された場合は、ステップＳ０７に処理が進められる。ステップＳ０７では、第１サブユニット１１２ａが停止したかを判断する。停止していないと判断された場合は、ステップＳ０６に処理が戻され、停止したと判断された場合は、ステップＳ０８に処理が進められる。つづくステップＳ０８では、第１サブユニット１１２ａの位置Ｑ２を取得する。ステップＳ０９では、｜Ｆ２−Ｆ０｜（第１サブユニット１１２ａの定常偏差Ｘに対応するデフォーカス量）が焦点深度に関する閾値（ＴＤＯＦ）より大きいか判断する。ここで、Ｆ０・Ｆ２は、原点位置Ｑ０・位置Ｑ２にそれぞれ対応する焦点位置を示す。大きくないと判断された場合は、処理が終了となり、大きいと判断された場合は、処理がステップＳ１０に進められる。ステップＳ１０では、Ｆ２−Ｆ０に基づいて、定常偏差Ｘを補償するための第２サブユニット１１２ｂの位置の補正量Ｃを得る。補正量Ｃは、上述したようなデータテーブルまたは関数等を用いて得ることができる。つづくステップＳ１１では、第２サブユニット１１２ｂを、補正量Ｃを目標の補正量として、移動する。なお、図５に係る処理の流れは、図３に係る制御に対応するものである。図４に係る制御に対応する処理の流れは、ステップＳ０７およびステップＳ０８の処理内容を変更すれば得ることができる。例えば、ステップＳ０７は、第１サブユニット１１２ａの停止位置が推定されたかを判断するものとし、ステップＳ０８は、推定された第１サブユニット１１２ａの停止位置Ｑ２を取得するものとすればよい。
【００２３】
以上のような構成により、リレー光学ユニットが複数の機能を担う場合に、それぞれに適した制御を行うことができる。よって、本実施形態によれば、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利なレンズ装置を提供することができる。
【００２４】
〔撮像装置等に係る実施形態〕
図７は、撮像装置の構成例を示す図である。当該撮像装置は、以上に例示したレンズ装置（ここでは１０とする）と、当該レンズ装置の像面に配された撮像素子２０ａを有するカメラ装置（撮像部）２０とを含んで構成されている。なお、レンズ装置１０は、レンズ装置１０における操作部材およびＣＰＵ（処理部）を含むユニット１０ａをレンズ装置１０のサブユニット（操作装置またはドライブユニット）として含みうる。そして、当該サブユニットは、レンズ装置の本体１０´から空間的に分離可能に構成されていてもよい。その場合、レンズ装置の本体１０´に含まれている可動の光学部材の操作（駆動の制御）を行う当該ユニット１０ａを含む操作装置（制御装置またはデマンドともいう）が構成されることになる。または、当該光学部材の駆動を行う当該ユニット（ドライブユニット）１０ａを含む駆動装置が構成されることになる。当該ドライブユニット１０ａは、さらに、モータ、その駆動回路、および光学部材の状態を検出する検出器を含みうる。また、カメラ装置２０は、光学部材に対する指令値を送信する機能を有する。その場合、当該指令値は、例えば、カメラ装置２０のサブユニットとしての（カメラ）操作装置２０ｂにより生成されうる。または、当該指令値は、例えば、カメラ装置２０のオートフォーカス機能またはオートアイリス機能等により生成されうる。操作装置２０ｂは、カメラ装置の本体２０´とは分離可能に構成されうる。また、操作装置２０ｂは、カメラ装置の本体２０´に有線または無線により通信接続されうる。また、操作装置２０ｂは、レンズ装置の物体距離に対応する指令値、レンズ装置の焦点距離に対応する指令値、およびレンズ装置の有効口径に対応する指令値等のうちの少なくとも１つを生成しうる。本実施形態によれば、例えば、リレー光学ユニットが担う機能の発揮に有利な撮像装置を提供することができる。
【００２５】
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。
【符号の説明】
【００２６】
１  レンズ装置
１１１  フォーカス光学ユニット
１１２  リレー光学ユニット
１１２ａ  第１サブユニット
１１２ｂ  第２サブユニット
１２２  第１駆動部
１２３  第２駆動部
１２４  処理部（第１・第２駆動部とともに、それぞれ第１・第２制御部を構成）
【図１】
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【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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