【手続補正書】
【提出日】平成19年5月31日(2007.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニュアルフォーカスを行うために移動する第１レンズユニットと、前記第１レンズユニットよりも像側に配置され、オートフォーカスを行うために移動する第２レンズユニットとを含む光学系と、
前記光学系の焦点状態を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された焦点状態を記憶する記憶手段と、
前記検出手段による前記光学系の焦点状態の検出及び前記記憶手段への前記検出手段の検出結果の記憶を前記第１レンズユニットによるマニュアルフォーカス中に行い、前記マニュアルフォーカスが終了した後、前記マニュアルフォーカス中に前記記憶手段に記憶された前記検出手段の検出結果に基いて前記第２レンズユニットを移動させてオートフォーカスを行い、前記マニュアルフォーカスにて合焦状態から外れていた焦点状態を合焦状態に移行させる制御手段と、を有し、
以下の条件を満たすことを特徴とするレンズ装置。
Ｄ＝Ｆｎｏ×δ
０＜Ｌ＜１０Ｄ
但し、Ｌは、前記オートフォーカスによる前記第２レンズユニットの物体側および像側それぞれへの最大の可動範囲、Ｄは、レンズ装置の焦点深度、Ｆｎｏは、レンズ装置のＦナンバー、δは、許容錯乱円径である。
【請求項２】
前記検出手段は、撮影により得られた映像信号を用いて前記焦点状態を検出する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】
請求項１又は２に記載のレンズ装置と、前記レンズ装置が装着される撮影装置とを有することを特徴とする撮影システム。
【請求項４】
マニュアルフォーカスを行うために移動する第１レンズユニットと、前記第１レンズユニットよりも像側に配置され、オートフォーカスを行うために移動する第２レンズユニットとを有するレンズ装置に装着されるドライブユニットであって、
前記レンズ装置の焦点状態を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された焦点状態を記憶する記憶手段と、
前記検出手段による前記レンズ装置の焦点状態の検出及び前記記憶手段への前記検出手段の検出結果の記憶を前記第１レンズユニットによるマニュアルフォーカス中に行い、前記マニュアルフォーカスが終了した後、前記マニュアルフォーカス中に前記記憶手段に記憶された前記検出手段の検出結果に基いて前記第２レンズユニットを移動させてオートフォーカスを行い、前記マニュアルフォーカスにて合焦状態から外れていた焦点状態を合焦状態に移行させる制御手段と、を有し、
以下の条件を満たすことを特徴とするドライブユニット。
Ｄ＝Ｆｎｏ×δ
０＜Ｌ＜１０Ｄ
但し、Ｌは、前記オートフォーカスにおいて前記制御手段によって駆動される前記第２レンズユニットの物体側および像側それぞれへの最大の可動範囲、Ｄは、前記レンズ装置の焦点深度、Ｆｎｏは、前記レンズ装置のＦナンバー、δは、許容錯乱円径である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】レンズ装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、テレビジョン撮影等に用いられるレンズ装置、特にマニュアルフォーカスが可能なレンズ装置に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
クラッチ機構を有する方式と別の駆動手段として、フォーカス操作部材をエンドレスに回転可能とする方式、例えば、民生用ビデオカメラで一般的に用いられる、電子リング方式（フォーカス部材の操作量をエンコーダー等で検出し、検出量に応じてフォーカスレンズをモータ等の駆動部材で駆動する方式）は、構造的には簡素にすることが可能である。
しかし、プロのカメラマンは、操作部材の操作端を基準として至近端から無限端までのフォーカス位置に見当をつけながら撮影を行う場合が多いため、操作部材がエンドレスに回転すると、撮影しにくいという問題も生じる。
なお、民生用ビデオカメラでは、オートフォーカス方式として変倍レンズユニットより像側のレンズユニットを用いるリアフォーカス方式が一般的であるが、民生用とは異なりＴＶレンズでは、変倍比や撮像素子のイメージサイズが大きいため、リアフォーカスレンズユニットのみで全てのフォーカスをまかなうためには広い空間が必要となる。しかしながら、ＴＶレンズでは、レンズ系全体の焦点距離を変更するためのエクステンダ等を挿入できるように構成されているため、リアフォーカスレンズユニットの移動空間を確保することが難しい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
そこで本発明では、マニュアルフォーカス用の駆動系とピント調整駆動用の駆動系とを選択するクラッチ機構等が不要であり、また操作性が良好で、さらにリアフォーカスレンズユニットの必要移動空間を最小限に抑えつつ、マニュアルフォーカス後のピント調整（補正動作）を行えるようにしたレンズ装置を提供することを目的としている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、マニュアルフォーカスを行うために移動する第１レンズユニットと、該第１レンズユニットよりも像側に配置され、オートフォーカスを行うために移動する第２レンズユニットとを含む光学系と、光学系の焦点状態を検出する検出手段と、検出手段によって検出された焦点状態を記憶する記憶手段と、検出手段による光学系の焦点状態の検出及び記憶手段への検出手段の検出結果の記憶を第１レンズユニットによるマニュアルフォーカス中に行い、マニュアルフォーカスが終了した後、マニュアルフォーカス中に記憶手段に記憶された検出手段の検出結果に基いて第２レンズユニットを移動させてオートフォーカスを行い、マニュアルフォーカスにて合焦状態から外れていた焦点状態を合焦状態に移行させる制御手段と、を有し、以下の条件を満たすことを特徴とするレンズ装置。
Ｄ＝Ｆｎｏ×δ
０＜Ｌ＜１０Ｄ
但し、Ｌは、マニュアルオートフォーカスによる第２レンズユニットの物体側および像側それぞれへの最大の可動範囲、Ｄは、レンズ装置の焦点深度、Ｆｎｏは、レンズ装置のＦナンバー、δは、許容錯乱円径である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、マニュアルフォーカスの補正動作によって、マニュアルフォーカスによる合焦精度を向上させることができるだけでなく、マニュアルフォーカス時に駆動されるレンズユニット（第１レンズユニット）とオートフォーカス時に駆動されるレンズユニット（第２レンズユニット）とが異なるため、従来のようなクラッチ機構等が不要となり、構造が複雑化するのを回避できる。しかも、第１レンズユニットをマニュアル操作するための操作部材（例えば、マニュアルフォーカスリング）に機械的な操作端を与えることができ、操作性を良好にすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、リアフォーカスレンズユニット（第２レンズユニット）の可動範囲を、マニュアルフォーカスの補正動作（オートフォーカス）に必要な小さな範囲とすることができるので、レンズ装置の大型化を伴うことなく、該可動範囲とエクステンダ等の変倍部材の挿入空間とを確保することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図１には、本発明の実施例１である撮影システムの構成を示している。該撮影システムは、ズームレンズ装置３０と、該レンズ装置３０に装着されるドライブユニット１３と、ズームレンズ装置３０が装着されるテレビカメラ又はビデオカメラ等の撮影装置１０とにより構成されている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
フロントフォーカスレンズユニット１は、マニュアルフォーカスを行うために光軸方向に移動する。レンズ装置３０の外周には、マニュアルフォーカスリング２が所定の角度範囲内で回転可能に取り付けられており、マニュアルフォーカスリング２の回転は、カム等の伝達機構２ａを介してフロントフォーカスレンズユニット１に光軸方向への駆動力として伝達される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ここで、マニュアルフォーカスリング２は、上記所定角度範囲に対応した回転操作端を持つので、撮影者は該操作端を基準として、フロントフォーカスレンズユニット１が無限側にあるのか至近側にあるのかを感覚的に把握することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
また、ドライブユニット１３内には、図示はしないが、レンズ装置３０に設けられたマニュアルフォーカスリング２、ズーム操作リング４および絞り操作リング１７をそれぞれ駆動する駆動ユニットが設けられており、該駆動ユニット内のクラッチ機構を介して、駆動ユニットによるフロントフォーカスレンズユニット１、ズームレンズユニット３および絞りユニット５の電動駆動も可能となっている。これら駆動ユニットは、不図示の操作スイッチ（フォーカス操作スイッチ、ズーム操作スイッチおよび絞り操作スイッチ）からの信号を受けたＣＰＵ１５によって制御される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、ドライブユニット１３内には、マニュアルフォーカスリング２およびズーム操作リング４の回転位置、つまりはフロントフォーカスレンズ１およびズームレンズユニット３の位置又は移動に応じた信号を出力するポテンショメータ、エンコーダー等の位置検出器２３，２１が設けられている。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
２０はＡＦモード選択スイッチ、２４はフォーカス復帰スイッチ（復帰ＳＷ）であり、それぞれ撮影者によって操作される。これらについては後述する。また、２２はメモリ（記憶手段）、１８は液晶ディスプレイやＬＥＤ等の表示部である。
ＣＰＵ１５は、フロントフォーカスレンズユニット１を移動させて行うマニュアルフォーカス中において、ズームレンズユニット３の位置およびカメラ１０の映像信号処理回路１２から取り込んだ映像信号の状態（実際には、後述するＡＦ評価値）を検出し、メモリ２２に記憶させる。ここで、映像信号の状態は、該映像信号から抽出した高周波成分のピーク値、すなわちＡＦ評価値のレベルをモニタすることによって検出することができる。該ＡＦ評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置となる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
そして、マニュアルフォーカスを行った後、撮影者が合焦補正機能を使用したいと思った場合には、合焦補正スイッチ１４をオン操作する。なお、合焦補正スイッチ１４のドライブユニット１３上での位置は特に限定するものではないが、本実施例のようなハンディタイプの撮影システムでは、撮影者は右手でドライブユニット１３のグリップ部を握り、左手でレンズ装置３０を手動で操作する形態が一般的であることから、カメラ側から見て左側面に配置することが好ましい。また、レンズ装置３０を電動駆動して用いる場合には、フォーカス操作スイッチ上に合焦補正スイッチ１４を設けることが好ましい。その他、ドライブユニット１３の上面等、使い勝手のよい位置に配置すればよい。
また、合焦補正スイッチ１４の操作は、マニュアルフォーカスを行った後に限らない。マニュアルフォーカスに先立って、合焦補正機能を使用すると決めている場合等には、マニュアルフォーカスを行う前に合焦補正スイッチ１４を長押しする等して（もしくは別のスイッチを操作してもよい）、マニュアルフォーカスの終了時に自動的に合焦補正動作が行われるように設定しておくことができるようにしてもよい。マニュアルフォーカスの終了は、それまでマニュアルフォーカスによって変化していた映像信号が変化しなくなったことをもって検出することができる。この場合、合焦補正動作の終了後は、自動的にマニュアルフォーカスモードに戻るようにすればよい。
さらに、合焦補正スイッチ１４をオン操作しながらマニュアルフォーカスを行い、合焦補正スイッチ１４がオフされたこと（マニュアルフォーカスが終了したこと）を検出して、合焦補正モードに移行するようにしてもよい。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
マニュアルフォーカスモードにおいて合焦補正スイッチ１４がオン操作されると、ＣＰＵ１５は該合焦補正スイッチ１４からのオン信号を検出して、合焦補正モードに入り、それまでのマニュアルフォーカス中にメモリ２２に記憶したＡＦ評価値の変化を参照し、ＡＦ評価値が大きくなる方向、すなわち合焦位置に近づく方向にリアフォーカスレンズユニット７ｂを駆動するよう、フォーカス駆動回路９に駆動指令を出力する。ここでのリアフォーカスレンズユニット７ｂの駆動方向は、ＡＦ評価値の変化情報および位置検出器２３から得られるフロントフォーカスレンズユニット１の位置情報に基づいて判断され、リアフォーカスレンズユニット７ｂの駆動量は、マニュアルフォーカス時のフロントフォーカスレンズユニット１の移動量（フォーカス操作量）および位置検出器２１から得られるズームレンズユニット３の位置情報（ズーム位置情報）、絞りユニット５の位置情報(絞り位置情報)に基づいて算出される。これにより、駆動ユニット８によってリアフォーカスレンズユニット７ｂが駆動され、略合焦位置に達する。
ここで、リアフォーカスレンズユニット７ｂは、フロントフォーカスレンズユニット１に比べて軽量であるため、合焦補正動作に不可欠な応答性の良い高速駆動が可能である。また、リアフォーカスレンズユニット７ｂが軽量であるため、駆動ユニット８のモータ８ａとして小型のモータを用い、低消費電力で駆動することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図３は、図２に示した関係を、横軸に時間（若しくはフォーカスレンズ位置）を、縦軸に映像信号（ＡＦ評価値）をとって表したものである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
時間Ｔ１において、フォーカスレンズが図２の「ｃ」に位置したとき、ＡＦ評価値は低い状態にある。この後、時間Ｔ２においてフォーカスレンズが図２の「ｂ」に位置すると、時間Ｔ１よりもＡＦ評価値は高くなり、さらにその後の時間Ｔ３にてフォーカスレンズが図２の「ａ」の位置まで移動すると、最大のＡＦ評価値が検出される。マニュアルフォーカスにおいては、図中に矢印で示すように、一旦、合焦位置を通りすぎてフロントフォーカスレンズ１をその先に移動させたり逆に戻したりしてフォーカス調節がなされることが多く、この場合、合焦位置から離れるほどＡＦ評価値も徐々に低くなっていく。つまり、ＡＦ評価値は、時間変化とともに１つのピークを持った放物線１６を描くように変化する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本実施例の撮影光学系は、ズームレンズユニット３を挟んで２つのフォーカスレンズユニット１，７ｂが配置された構成を有する。また、本実施例では、フロントフォーカスレンズユニット１の位置にかかわらず、合焦補正スイッチ１４の操作に応じてリアフォーカスレンズユニット７ｂを駆動している。但し、この合焦補正動作によって、レンズ装置３０のバックフォーカスが正規の値からずれる。このため、合焦補正動作を終了した後にズーミングをしてしまうと、ピントが合わないといった不具合が生じる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
そこで、本実施例では、ＣＰＵ１５は、図５のフローチャートに示すように、合焦補正動作が終了した時点で、位置検出器２１によりズーミングを検出した場合には（ステップ２０１）、該ズーミングが広角方向のズーミングか望遠方向へのズーミングかを判別する（ステップ２０２）。広角方向である場合には、リアフォーカスレンズユニット７ｂを速やかに基準位置、すなわちフロントフォーカスレンズユニット１によりフォーカシングを行い、かつズーミングを行ってもピントのずれを生じない正規のバックフォーカスが得られる位置に復帰させるようにリアフォーカスレンズユニット７ｂを制御する（ステップ２０３）。また、望遠方向へのズームミングである場合には、合焦補正動作が終了した時点の位置を保持し続けるようにリアフォーカスレンズユニット７ｂを制御する（ステップ２０４）。
また、本実施例のレンズ装置では、前述したように、リレーレンズユニット７内の空間Ｓに、撮影光学系の焦点距離を望遠側もしくは広角側にシフトさせるためのエクステンダレンズユニット６等の変倍部材を挿入する。ここで、近距離側でのフォーカスレンズユニットの移動量が非常に大きくなる、民生用ビデオカメラ等で一般的なリアフォーカス方式によるオートフォーカスでは、該オートフォーカス用の広い空間と変倍部材挿入用の空間の両方を確保する必要があり、レンズ装置の長大化を招く。したがって、このような方式は、ハンディタイプのＴＶレンズとしては好ましくない。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
このような理由から、本実施例では、リアフォーカスレンズユニット７ｂの可動範囲（つまりは、ドライブユニット１３による駆動範囲）に制限を与えることで、レンズ装置１０の長大化を防いでいる。このため、ドライブユニット１３の駆動ユニット８（ラック８ｂ）の可動範囲Ｌを小さく制限し、合焦補正動作時に該可動範囲Ｌを超えるような駆動量が算出された場合には、リアフォーカスレンズユニット７ｂを該可動範囲の端までしか駆動しないか、リアフォーカスレンズユニット７ｂの駆動を停止させるようにしている（図４のステップ１１０参照）。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
ここで、本実施例では、リアフォーカスレンズユニット７ｂの可動範囲Ｌは、レンズ装置（撮影光学系）の焦点深度をＤとしたとき、基準位置から物体側および像側にそれぞれ、
Ｄ＝Ｆｎｏ×δ
０＜Ｌ＜１０Ｄ
但し、Ｆｎｏ：レンズ装置（撮影光学系）のＦナンバー
δ ：許容錯乱円径
に設定している。可動範囲Ｌは、レンズ装置のＦ値に比例して、開放側でもっとも狭く、Ｆ値が暗くなるほど広くなる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、２／３インチ型ＨＤＴＶ用の撮影システムでは、望遠端の開放ＦナンバーがＦ／４のときに、
０＜Ｌ＜０．４ｍｍ
となる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
ステップ１０２において、合焦補正スイッチ１４からのオン信号に応じて算出されたリアフォーカスレンズユニット７ｂの駆動量が可動範囲Ｌ内に収まらない場合には、ＣＰＵ１５は、ステップ１１０にて、リアフォーカスレンズユニット７ｂの駆動を中止するとともに、ドライブユニット１３の外装面に設けられた表示部１８およびカメラのビューファインダ１９に警告を表示する。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
また、ステップ１１１におけるエラー時駆動処理では、パルスモータ８ａを１ステップずつ駆動し、映像信号（ＡＦ評価値）の変化率を算出しながらその最大値を探索（サーチ）し、最大値が得られた位置でリアフォーカスレンズユニット７ｂを停止させる。サーチの途中で可動範囲Ｌの制限を越えると判断した場合には、警告を表示してリアフォーカスレンズユニット７ｂの駆動を停止する。警告は表示部１８に表示すると同時に、カメラのビューファインダ１９にも表示する。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
また本実施例では、マニュアルフォーカスモードから合焦補正モードへの切り換えを、プッシュボタン等の簡単に操作できる合焦補正スイッチ１４の操作で行えるので、マニュアルフォーカスモードから合焦補正モードへと瞬時に移行することができ、結果として素早く精度の高いピント合わせが可能となる。さらに、合焦不能の場合に警告表示を行うため、撮影者は合焦補正機能によって真に合焦が得られたかどうかを容易に確認することができる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
これに加え、本実施例においては、合焦補正動作の終了後、位置検出器２３の検出結果に基づいて、フロントフォーカスレンズユニット１の手動操作を検出して、リアフォーカスレンズユニット７ｂを前述した基準位置に復帰させるようにしている。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
図６には、本発明の実施例２である撮影システムの構成を示している。該撮影システムは、ズームレンズ装置３０と、該レンズ装置３０に装着されるドライブユニット１３’と、レンズ装置３０が装着されるテレビカメラ又はビデオカメラ等の撮影装置１０とにより構成されている。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
ＴＶレンズのフォーカス操作は殆ど手動で行うが、撮影中にドライブユニット１３’に設けられた合焦補正スイッチ１４を誤操作すると、ピントがずれた撮影が撮影者の意図に反して行われてしまう。そこでモード切換スイッチ２５を設け、マニュアルモード（Ｍ）に設定した場合は合焦補正スイッチ１４を押しても合焦補正動作は行われないようにしている。一方、併用モード（Ｍ／ＡＦ）に設定した場合には、合焦補正スイッチ１４が押されることに応じて、合焦補正動作が行われる。