(57)【要約】【課題】撮影光学系に像振れ補正用の防振光学系とＡＦ（オートフォーカス）用の光分割光学系とが配置されたレンズ装置において、ＡＦ用の光分割光学系を像振れ補正用の防振光学系よりも後段に配置することによって、ＡＦ用の光分割光学系により分岐された被写体光により結像されるＡＦ用の被写体像に対しても像振れ補正が有効に行われるようにしたレンズ装置を提供する。【解決手段】レンズ装置１０の光学系には、カメラ本体１２の映像用ＣＣＤ３２に被写体光を導き、被写体像を結像させる本線光路と、光路長差を有する一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６ＢにＡＦ用の被写体像を結像させる光軸Ｏ′のＡＦ用光路とが設けられ、本線光路からＡＦ用光路に被写体光を分岐させるハーフミラー１４が本線光路に配置される。そのハーフミラー１４は、本線光路の像振れ補正用の防振レンズＣＬよりも後段に配置される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録又は再生用の被写体像を結像するための本線光路に像振れを補正するための防振光学系が配置されると共に、前記本線光路から被写体光をオートフォーカス用の被写体像を結像するためのＡＦ用光路に分岐するための光分割光学系が前記本線光路に配置される撮影光学系を備えたレンズ装置において、
前記本線光路の前記防振光学系の後段に前記光分割光学系が配置されたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記防振光学系と前記光分割光学系は、着脱可能に取り付けられる同一の支持枠に支持されることを特徴とする請求項１のレンズ装置。
【請求項３】
前記ＡＦ用光路には、オートフォーカス用の画像を撮像するためのＡＦ用撮像手段の複数の撮像面が異なる光路長の位置に配置され、該複数の撮像面により撮像された各画像のコントラストの高さを示す焦点評価値に基づいて前記撮影光学系のフォーカスを制御するオートフォーカス機能を備えたことを特徴とする請求項１又は２のレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ装置に係り、特に像振れ補正機能とオートフォーカス（ＡＦ）機能とを備え、記録又は再生用の被写体像を結像する撮影光学系に像振れ補正用の防振光学系とＡＦ用の光分割光学系を備えたレンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放送用テレビカメラ等の像振れ補正機能として、被写体像を結像する撮影光学系の防振レンズを光軸と直交する面内で移動自在に配置し、カメラに振動が加わると、その振動による像振れを打ち消すように防振レンズをアクチュエータで駆動して像振れを補正するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１、２等参照）。カメラに加わった振動を検出する振れ検出センサとしては、例えば角速度センサが用いられており、その角速度センサから得られた角速度信号を積分処理することによって像振れを打ち消すための防振レンズの位置（基準位置からの変位量）が求められ、それに従って防振レンズが駆動されるようになっている。
【０００３】
また、放送用テレビカメラ等で採用されるオートフォーカス（ＡＦ）機能として、映像のコントラストが最も高くなるようにフォーカスの自動調整を行うコントラスト方式のＡＦが一般的に知られている。また、コントラスト方式のＡＦにおいて特許文献３に示されているような光路長差方式のＡＦが実用化されている。これによれば、撮影光学系にハーフミラー等の光分割光学系が配置され光路が２つに分岐される。一方の光路（本線光路）に導かれた被写体光は、記録又は再生用の画像（映像）を撮像するために配置されたカメラ本体の撮像素子（映像用撮像素子）の撮像面に記録又は再生用の被写体像を結像する。他方の光路（ＡＦ用光路）に導かれた被写体光は、ＡＦ用の画像を撮像するために配置された撮像素子（ＡＦ用撮像素子）の撮像面にＡＦ用の被写体像を結像する。
【０００４】
ＡＦ用撮像素子の撮像面は、例えば２つの撮像素子により、光路長が異なる位置に配置された２つの撮像面からなり、ＡＦ用光路に分岐された被写体光は、更に分割されてＡＦ用撮像素子の各撮像面に入射するようになっている。ＡＦ用撮像素子の各撮像面によって撮像される画像は、フォーカスを現在位置から所定量変位させたときに映像用撮像素子の撮像面によって撮像される画像に相当しており、ＡＦ用撮像素子の各撮像面によって撮像された各画像から焦点評価値を求め、それらを比較することによって映像用撮像素子の撮像面に対するフォーカスの現在位置でのピント状態（合焦、前ピン、後ピン）が検出される。そのピント状態が合焦となるように撮影光学系のフォーカスを制御することによって自動でフォーカス調整が行われる。
【０００５】
このような光路長差方式のＡＦは、ＡＦ機能としてレンズ装置に装備することができ、カメラ本体にＡＦ機能が搭載されていない場合であってもＡＦによるフォーカス調整が可能となる。
【特許文献１】特開２００１−１４２１０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７５５４号公報
【特許文献３】特開２００４−２１２４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来、上記のような像振れ補正機能とＡＦ機能（光路長差方式）を備えたレンズ装置では、撮影光学系（本線光路）に像振れ補正用の防振光学系（防振レンズ等）とＡＦ用の光分割光学系（ハーフミラー等）が配置される。従来、防振光学系は、撮影光学系の最終段に配置されているため、ＡＦ用の光分割光学系は、防振光学系よりも前段（被写体側）に配置されている。そのため、ＡＦ用撮像素子によって撮像されるＡＦ用の被写体像は防振光学系を通過していない被写体光により結像されたもので、像振れ補正が施されていない。しかしながら、ＡＦ用の被写体像もカメラ本体の映像用撮像素子により撮像される記録又は再生用の被写体像と同様に像振れ補正が施されていることが望ましい。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影光学系に像振れ補正用の防振光学系とＡＦ用の光分割光学系とが配置されたレンズ装置において、ＡＦ用の光分割光学系により分岐された被写体光により結像されるＡＦ用の被写体像に対しても像振れ補正が有効に行われるようにした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】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のレンズ装置は、記録又は再生用の被写体像を結像するための本線光路に像振れを補正するための防振光学系が配置されると共に、前記本線光路から被写体光をオートフォーカス用の被写体像を結像するためのＡＦ用光路に分岐するための光分割光学系が前記本線光路に配置される撮影光学系を備えたレンズ装置において、前記本線光路の前記防振光学系の後段に前記光分割光学系が配置されたことを特徴としている。本発明によれば、ＡＦ用の被写体像に対しても像振れ補正が有効に行われる。
【０００９】
また、請求項２に記載のレンズ装置は、請求項１に記載の発明において、前記防振光学系と前記光分割光学系は、着脱可能に取り付けられる同一の支持枠に支持されることを特徴としている。本発明によれば、防振光学系と光分割光学系とをユニット化してレンズ装置の撮影光学系に組み付けることができる。
【００１０】
請求項３に記載のレンズ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ＡＦ用光路には、オートフォーカス用の画像を撮像するためのＡＦ用撮像手段の複数の撮像面が異なる光路長の位置に配置され、該複数の撮像面により撮像された各画像のコントラストの高さを示す焦点評価値に基づいて前記光学系のフォーカスを制御するオートフォーカス機能を備えたことを特徴としている。本発明は、いわゆる光路長差方式のＡＦを採用したレンズ装置の態様を示している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るレンズ装置によれば、撮影光学系に像振れ補正用の防振光学系とＡＦ用の光分割光学系とが配置されたレンズ装置において、ＡＦ用の光分割光学系により分岐された被写体光により結像されるＡＦ用の被写体像に対しても像振れ補正が有効に行われ、適切なＡＦが行われるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に従って本発明に係るレンズ装置を実施するための最良の形態について詳説する。
【００１３】
図１は、本発明が適用されるレンズ装置１０の光学系の全体を示した構成図である。同図に光学系が示されているレンズ装置１０は、例えば放送用又は業務用のテレビカメラにおいてカメラ本体１２に対して着脱可能に装着されるレンズ装置であり、主としてスタジオで架台（ペデスタルドリー等）に載置されて使用される所謂箱型のＥＦＰレンズを示している。
【００１４】
同図に示すようにレンズ装置１０の光学系は、カメラ本体１２へと被写体光を導く光軸Ｏに沿った本線光路と、光軸Ｏの光路から分岐される光軸Ｏ′に沿った上記ＡＦ用光路とを備えており、本線光路には、前側（被写体側）から順にフォーカスレンズ（群）ＦＬ、ズームレンズ（群）ＺＬ、絞りＩ、前側リレーレンズ（群）ＲＡ、エクステンダレンズ（群）ＥＬ、防振レンズＣＬ、ハーフミラー（ハーフプリズム）１４、後側リレーレンズ（群）ＲＢが配置されている。
【００１５】
被写体からレンズ装置１０の光学系に入射した被写体光は、これらのレンズ群を順に通過して、カメラ本体１２内の光学系に入射する。カメラ本体１２の光学系には、入射した被写体光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の波長に分解する色分解光学系３０と、色分解された各色の被写体光の像を撮像するＲ、Ｇ、Ｂごとの映像用ＣＣＤが配置されている。尚、光学的に等価な光路長の位置に配置されたＲ、Ｇ、Ｂの映像用ＣＣＤを同図に示すように１つの映像用ＣＣＤ３２で表す。映像用ＣＣＤ３２の撮像面に入射した被写体光は、映像用ＣＣＤ３２によって光電変換される。そして、カメラ本体１２内の所定の信号処理回路によって記録又は再生用の映像信号が生成される。
【００１６】
各レンズや絞り等を保持する固定鏡胴内においてフォーカスレンズＦＬとズームレンズＺＬはそれぞれ光軸Ｏ方向に前後移動可能に支持されると共に図示しないモータによって駆動されるようになっている。フォーカスレンズＦＬが移動すると焦点位置（ピントが合う位置）が変化し、ズームレンズＺＬが移動すると撮影倍率（焦点距離）が変化する。
【００１７】
絞りＩは図示しないモータによって開閉動作するようになっており、絞りＩの位置（開口度）が変化すると、光学系を通過する被写体光の光量が変化する。
【００１８】
エクステンダレンズＥＬは、撮影倍率を所定倍（例えば２倍）に切り替える変換レンズであり、図示しないモータによって光軸Ｏの光路に対して挿脱されるようになっている。光軸Ｏの光路上には複数種のエクステンダレンズＥＬ、ＥＬ′が挿脱可能になっており、光軸Ｏの光路に挿入配置するエクステンダレンズの種類を切り替えることによって撮影倍率が異なる倍率に変更されるようになっている。
【００１９】
防振レンズＣＬは、光軸Ｏに対して垂直方向の面内で上下左右に移動可能に支持されており、図示しないアクチュエータによって駆動されるようになっている。防振レンズＣＬが上下左右に変位すると、防振レンズＣＬを通過した被写体光によって結像される像の結像位置が結像面上でその防振レンズＣＬの変位量に応じて上下左右に変位するようになっている。レンズ装置１０には、カメラ（光学系）に生じた振動を検出する振れ検出センサとして例えば角速度センサが設置されており、その角速度センサから得られた角速度信号を積分処理することによって像振れを打ち消すための防振レンズＣＬの位置（基準位置からの変位量）が求められ、それに従って防振レンズＣＬが駆動されるようになっている。
【００２０】
一方、光軸Ｏに沿った本線光路からハーフミラー１４によって分岐される光軸Ｏ′のＡＦ用光路には、後側リレーレンズＲＢと同等のＡＦ用リレーレンズＲＢ′と、直角反射プリズム１８と、２つのプリズム２０Ａ、２０Ｂから構成される光分割光学系２０と、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂが配置されている。ハーフミラー１４では、前側リレーレンズＲＡを通過して入射した被写体光が２つに分割される。入射した被写体光のうち、ハーフミラー１４を透過した被写体光は、上述のように光軸Ｏの本線光路に沿ってカメラ本体１２へと導かれる。ハーフミラー１４で反射した被写体光は、上記光軸Ｏに略垂直な光軸Ｏ′のＡＦ用光路へと導かれる。尚、ハーフミラー１４に入射した被写体光に対して、例えば約５０％の光量の被写体光がハーフミラー１４を透過する。但し、ハーフミラー１４として、任意の透過率と反射率の特性を有するものを使用することができる。
【００２１】
ハーフミラー１４で反射してＡＦ用光路へと導かれた被写体光は、ＡＦ用リレーレンズＲＢ′を通過した後、直角反射プリズム１８で全反射して光分割光学系２０に入射する。光分割光学系２０に入射した被写体光は、第１プリズム２０Ａと第２プリズム２０Ｂとが接合する部分のハーフミラー面Ｍで光量が等価な２つの被写体光に分割される。ハーフミラー面Ｍで反射した被写体光は、一方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａの撮像面に入射し、ハーフミラー面Ｍを透過した被写体光は他方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ｂの撮像面に入射する。
【００２２】
ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂで撮影されて得られた映像信号は、光路長差方式のＡＦにおいて使用される。光路長差方式のＡＦについて簡単に説明する。図２に示すように、カメラ本体１２の映像用ＣＣＤ３２と一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂとを同一の光軸上に表すると、一方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａの撮像面に入射する被写体光の光路長は、他方のＡＦ用ＣＣＤ１６Ｂの撮像面に入射する被写体光の光路長よりも短く設定され、基準状態において映像用ＣＣＤ３２の撮像面に入射する被写体光の光路長は、その中間の長さとなるように設定されている。即ち、一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂの撮像面は、それぞれ映像用ＣＣＤ３２の撮像面に対して前後等距離ｄの位置となるように配置されている。従って、一対のＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂによって、撮影レンズ１０に入射した被写体光を映像用ＣＣＤ３２の撮像面に対して前後の等距離の位置にそれぞれ撮像面を配置した場合と等価な映像信号が取得されるようになっている。尚、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂはカラー映像を撮像するものである必要はなく、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂからは白黒の映像信号（輝度信号）が取得される。
【００２３】
ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂによって得られた各映像信号は、レンズ装置１０内の図示しないＡＦ処理部に取り込まれ、ＡＦ処理部においてＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂで撮影された各映像（画像）のコントラストの高さを示す焦点評価値（ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値）が検出される。ＡＦ処理部では、取り込まれた映像信号から高域周波数成分の信号のみがハイパスフィルタ（ＨＰＦ）によって抽出された後、その高域周波数成分の信号が１フィールド分ずつ積算されて焦点評価値が求められる。尚、撮影範囲（画面）内に設定された所定のＡＦエリア（例えば画面中央の矩形エリア）の範囲の画像に限定して焦点評価値を求めることによって、ＡＦによりピントを合わせる対象が所定のＡＦエリア内の被写体に限定されている。
【００２４】
ＡＦ処理部においてＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂの各映像信号から得られた焦点評価値（ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値）は、フォーカスレンズＦＬを制御するためのレンズ装置１０内の図示しないフォーカス制御部に取り込まれる。そのフォーカス制御部では、ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値の比較によってピント状態（合焦、前ピン、後ピン）を検出し、そのピント状態が合焦状態となるようにフォーカスレンズＦＬを制御する。これによって、カメラ本体１２の映像用ＣＣＤ３２によって撮影される映像のピントがＡＦエリア内の被写体に自動で合わせられるようになっている。 
【００２５】
ところで、図１に示した本実施の形態における光学系の構成では、像振れ補正用の防振レンズＣＬがＡＦ用のハーフミラー１４よりも前段（被写体側）に配置されている。そのため、カメラ本体１２の映像用ＣＣＤ３２により撮影される記録又は再生用の映像と同様にＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂにより撮影されるＡＦ用の映像も像振れ補正が施された映像となる。従って、像振れが低減された記録又は再生用の映像に適切に対応したＡＦ用の映像によりＡＦの処理が実行されるためＡＦによるフォーカス調整が適切に行われるようになっている。
【００２６】
図３は、図１において防振レンズＣＬとハーフミラー（ハーフプリズム）１４が配置される部分を拡大して示した図である。同図において、支持枠１００は固定鏡胴の一部を構成しており、固定鏡胴を構成する他の部分にネジなどによって着脱可能に取り付けられるようになっている。その支持枠１００は、本線光路の光軸Ｏに直交し、光軸Ｏの周辺の被写体光が通過する部分に開口１０２Ａが形成された内壁部１０２と、防振レンズＣＬ及びハーフミラー１４の周囲を囲む外壁部１０４とを有している。内壁部１０２の開口１０２Ａの前側には防振レンズＣＬが配置されると共に、内壁部１０２の前面側の支持枠１００内には防振レンズＣＬを上下左右に移動可能に支持する支持機構や、防振レンズＣＬを上下左右に駆動するアクチュエータが設置されるようになっている。尚、図では防振レンズＣＬの支持機構及びアクチュエータが簡略図形１０６で示されている。
【００２７】
一方、内壁部１０２の開口１０２Ａの後側にはハーフミラー１４が配置されると共に、内壁部１０２の後面にはハーフミラー１４の図示しない保持枠が取り付けられるようになっている。図１に示したようにハーフミラー１４の後段には後側リレーレンズＲＢが配置されるが、その後側リレーレンズＲＢは、支持枠１０８に保持されると共に、その支持枠１０８が支持枠１００の後側の開口部にネジなどで取り付けられるようになっている。
【００２８】
また、同図にはハーフミラー１４により分岐されるＡＦ用光路のＡＦ用リレーレンズＲＢ′、直角反射プリズム１８、光分割光学系２０、及び、ＡＦ用ＣＣＤ１６Ａ、１６Ｂが示されており、これらの部材は、支持枠１００に連結又は一体形成された図示しない支持枠に設置されるようになっている。
【００２９】
以上の構成により、防振レンズＣＬよりも後段にＡＦ用のハーフミラー１４が配置されると共に、防振レンズＣＬ及びその駆動機構と、ＡＦ用の光学系とがユニット化されてレンズ装置に組み付けられるようになっている。 
【００３０】
以上、上記実施の形態では、像振れ補正機能として光学系の本線光路に上下左右に移動可能に支持された防振レンズＣＬを駆動することによって像振れを補正する方式の態様を示したが、防振光学系を本線光路に配置してその防振光学系により像振れを補正する他の方式の像振れ補正機能を採用するレンズ装置において本発明を適用できる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、ＡＦ機能として、ＡＦ用光路の光路長の異なる位置に配置された２つの撮像面により撮像した画像のコントラスト（ｃｈＡとｃｈＢの焦点評価値）に基づいて合焦状態となるようにフォーカス調整を行う方式の態様を示したが、ＡＦ用光路の光路長の異なる位置に配置された３つ以上の撮像面によって撮像された画像のコントラストに基づいて合焦状態となるようにフォーカス調整を行う態様であっても本発明を適用でき、また、光路長差方式のＡＦに限らず、本線光路からＡＦ用光路へとＡＦ用の被写体光を分岐するためのＡＦ用の光分割光学系を本線光路に配置する態様の任意の方式のＡＦにおいて本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明が適用されるレンズ装置の光学系の全体を示した構成図である。
【図２】図２は、カメラ本体の映像用ＣＣＤと一対のＡＦ用ＣＣＤとを同一の光軸上に表した図である。
【図３】図３は、光学系の一部（防振レンズ及びハーフミラー）を拡大して示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…レンズ装置、１２…カメラ本体、１４…ハーフミラー、１６Ａ、１６Ｂ…ＡＦ用ＣＣＤ、１８…直角反射プリズム、２０…光分割光学系、３２…映像用ＣＣＤ、ＦＬ…フォーカスレンズ、ＺＬ…ズームレンズ、Ｉ…絞り、ＲＡ…前側リレーレンズ、ＲＢ…後側リレーレンズ、ＲＢ′…ＡＦ用リレーレンズ、１００、１０８…支持枠、１０２…内壁部、１０２Ａ…開口、１０４…外壁部
【図１】
2008046415.tif 000003
【図２】
2008046415.tif 000004
【図３】
2008046415.tif 000005