(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズ、変倍系レンズと補正系レンズとを有し、それぞれズームカムによって光軸上を一定の関係をもって移動させられるズームレンズ、及びマスターレンズを有するレンズの焦点補正方法において、
前記ズームレンズのズーム位置の変化に伴う焦点の変動量を予め求め、
前記ズームレンズのズーム位置の変化に基づいて前記求めた焦点の変動量を相殺するように前記マスターレンズの位置を制御することを特徴とするレンズの焦点補正方法。
【請求項２】
フォーカスレンズ、変倍系レンズと補正系レンズとを有し、それぞれズームカムによって光軸上を一定の関係をもって移動させられるズームレンズ、及びマスターレンズを有するレンズの焦点補正装置において、
前記ズームレンズのズーム位置を検出する検出手段と、
予め前記ズームレンズのズーム位置の変化に伴う焦点の変動量を求めるためのルックアップテーブル又は計算式を有し、前記検出手段によって検出した値に基づいて前記ルックアップテーブル又は計算式から前記焦点の変動量を求める手段と、
前記求めた焦点の変動量を相殺するように前記マスターレンズの位置を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするレンズの焦点補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズの焦点補正方法及び装置に係り、特にテレビカメラ用レンズのマスターレンズの位置を微調整してベストピント位置を維持するレンズの焦点補正方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にテレビカメラ用レンズは、フォーカスレンズ、変倍系及び補正系レンズからなるズームレンズ、絞り、撮影倍率を切り換えるエクステンダーレンズ及びマスターレンズを有している。
前記ズームレンズは変倍系レンズと補正系レンズとからなり、ズーミング時にはズームカム筒の回転によって変倍系レンズと補正系レンズとが光軸上を一定の関係をもって移動させられる。これにより焦点位置が移動することなく焦点距離が変化させられる。
【０００３】
また、前記エクステンダーレンズは、例えば１倍用のエクステンダーレンズと２倍用のエクステンダーレンズとがターレット板に設けられており、ターレット板の回転によって何れか一方のエクステンダーレンズが光軸上に配置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようにズームレンズはズーミング時に焦点位置が移動することなく焦点距離を変化させるものであるが、テレ端からワイド端までの範囲において焦点が全く移動しないように構成するのは、ズームカム筒のカム溝の精度及びズームミングにかかわるその他の部材の精度や、各部材の組立て誤差等のために難しく、ズームカム筒の作り直しが必要になるという問題がある。
【０００５】
同様に、１倍用のエクステンダーレンズと２倍用のエクステンダーレンズとを切り換えたときに、焦点が全く移動しないように構成するのは、ターレット板へのエクステンダーレンズの組み付け誤差等のために難しいという問題がある。
特に、許容錯乱円をφ0.009 以下とするテレビカメラ用レンズは、焦点深度が小さく、ズーミング時やエクステンダー切換え時に焦点の移動を前記焦点深度以内に収めるのは難しく、また、絞りの大きさによってもベストピント位置がずれるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ズーミング時にベストピント位置を正確に維持することができるレンズの焦点補正方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、フォーカスレンズ、変倍系レンズと補正系レンズとを有し、それぞれズームカムによって光軸上を一定の関係をもって移動させられるズームレンズ、及びマスターレンズを有するレンズの焦点補正方法において、前記ズームレンズのズーム位置の変化に伴う焦点の変動量を予め求め、前記ズームレンズのズーム位置の変化に基づいて前記求めた焦点の変動量を相殺するように前記マスターレンズの位置を制御することを特徴としている。
【０００８】
即ち、本発明によれば、レンズの組立て後に、ズーム位置の変化に伴う焦点の変動量を予め求め、その変動量を読み出すためのルックアップテーブルや、変動量を計算するための計算式を作成しておく。そして、レンズ使用時に、ズーム位置が変化すると、その変化に基づいてルックアップテーブルや計算式から焦点の変動量を求め、その変動量を相殺するようにマスターレンズの位置を制御するようにしている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係るレンズの焦点補正方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明が適用されるテレビカメラ用レンズの概略構成図である。
このテレビカメラ用レンズのレンズ本体１０には、フォーカスレンズ１２、変倍系レンズ１４Ａと補正系レンズ１４Ｂとからなるズームレンズ１４、絞り１６、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａ、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂ及びマスターレンズ２０等の光学部材と、各レンズや絞り１６をそれぞれ駆動するための駆動回路３２〜４０及び駆動モータ４２〜５０と、各レンズや絞り１６の位置を検出する検出器５２〜６０及びＡ／Ｄ変換器６２〜６８と、各光学部材を制御する制御回路２６とが設けられている。尚、２２は撮像素子、２４は信号処理回路であり、このテレビカメラ用レンズが取り付けられるカメラ本体側に設けられている。
【００１０】
周知のように、ズームレンズ１４を構成する変倍系レンズ１４Ａは、焦点距離を変化させ、補正系レンズ１４Ｂは焦点位置が変動しないように補正するもので、変倍系レンズ１４Ａ及び補正系レンズ１４Ｂはそれぞれズームカム筒を回転させることによって光軸上を一定の関係をもって移動できるように構成されている。
【００１１】
また、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａと２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂとはそれぞれターレット板（図示せず）に配設され、ターレット板を回転させることによって何れか一方のエクステンダーレンズが光軸上に配置される。このエクステンダーレンズの切換えによって撮影倍率が切り換えられる。
一方、マスターレンズ２０は光軸上に沿って移動自在に配設されており、このマスターレンズ２０を光軸上に沿って移動させることにより、後述するように焦点の補正が行われる。また、マスターレンズ２０は、レンズ結像位置の微調整（トラッキング）や、マクロ撮影時にも移動制御される。
【００１２】
上記制御回路２６には、図示しないフォーカスデマンド（フォーカスリング）、ズームリング、絞りツマミ、エクステンダー切換えスイッチ、フランジバック調整ツマミ等の操作手段から指令信号が加えられるようになっており、制御回路２６は入力する指令信号に基づいて各レンズを制御する。
撮像素子２２はレンズ本体１０の各光学部材を介して受光面上に結像した被写体像を電気信号に変換し、これを信号処理回路２４に出力し、信号処理回路２は撮像素子２２から入力する信号をサンプリング処理し、ホワイトバランス調整、γ補正等の信号処理を施してテレビ信号を生成する。このテレビ信号は、ビューファインダーＶＦに出力されて再生されるとともに出力端子に出力される。
【００１３】
次に、エクステンダーレンズの切換えに伴う焦点移動を補正する補正方法について図２を参照しながら説明する。
同図において、補正信号発生器７０及び７２には、後述するように予め１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａの補正信号及び２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂの補正信号が設定させており、これらの補正信号を切換えスイッチ７４に出力する。エクステンダー位置検出器５８は、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａが光軸上に位置しているか、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂが光軸上に位置しているかを検出するもので、その検出位置に基づいて切換えスイッチ７４を切り換える。即ち、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａが光軸上に位置している場合には、補正信号発生器７０から１倍の補正信号が切換えスイッチ７４を介して加算器７６に出力され、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂが光軸上に位置している場合には、補正信号発生器７２から２倍の補正信号が切換えスイッチ７４を介して加算器７６に出力される。
【００１４】
加算器７６の他の入力には、フランジバック調整ツマミ７０からマスターレンズ２０の位置を制御するための位置信号が加えられており、加算器７２はこれらの入力信号を加算して比較器７９に出力する。比較器７９の他の入力には、位置検出器６０からマスターレンズ２０の現在位置を示す信号が加えられており、比較器７９はこれらの入力信号の偏差が０になるように制御信号を駆動回路４０を介して駆動モータ５０に出力する。
【００１５】
即ち、マスターレンズ２０は、加算器７６から出力される位置信号を目標値として位置フィードバック制御される。
次に、補正信号発生器７０及び７２に設定される補正信号について説明する。いま、１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａを基準とし、該エクステンダーレンズ１８Ａを光軸上に位置させ、また補正信号発生器７０における補正信号は０にする。ここで、フランジバック調整ツマミ７０を操作し、ズームレンズ１４のワイド端及びテレ端において、レンズの結像位置がベストピント位置（撮像素子２２の受光面上）となるようにマスターレンズ２０の位置を調整する。
【００１６】
続いて、２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂに切り換える。１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａと２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂとの相互の位置関係等が正確に位置決めされている場合には、ベストピント位置からの焦点の移動はないが、各エクステンダーレンズ間の位置ずれ等によって焦点がベストピント位置から移動する場合には、再びフランジバック調整ツマミ７０を操作し、マスターレンズ２０の位置を移動させてレンズの結像位置がベストピント位置になるように調整する。そして、このときのフランジバック調整ツマミ７０の操作に伴う位置信号の変化量を２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂの補正信号として設定する。
【００１７】
このようにしてエクステンダーレンズの切換えに伴う焦点の変動量を予め求めておき、エクステンダーレンズを切り換えた場合には、その変動量を相殺するようにマスターレンズ２０の位置を制御することにより、ベストピント位置を維持することができる。
図３は球面収差の一例をを示す図である。同図に示すように光線束がレンズに入射する高さによって結像位置が光軸方向に移動する。いま、絞りが全開の時の入射高をＡとすると、結像位置の変動幅の中央位置Ｐa がベストピント位置となる。一方、絞りを絞り込み、入射高がＢの時の結像位置の変動幅の中央位置はＰb となり、ベストピント位置がＬだけずれる。
【００１８】
本発明では、絞り１６の絞り値に伴う上記ベストピント位置のずれも補正するようにしている。即ち、予め絞り１６の絞り値に基づくベストピント位置のずれ量を求めておき、絞り１６を変えた場合には、ベストピント位置のずれを相殺するようにマスターレンズ２０の位置を制御する。
図４はズームレンズ１４をテレ端（Ｔ）からワイド端（Ｗ）までズームミングした場合のベストピント位置のずれの一例を示した図である。このベストピント位置のずれは、補正系レンズ１４Ｂによってピント位置が完璧に補正されていないことを示している。
【００１９】
本発明では、上記ズームレンズ１４のズーム位置に伴う上記ベストピント位置のずれを補正するようにしている。即ち、予め図４に示したようなズーム位置に基づくベストピント位置のずれ量を求めておき、ズーミングを行った場合には、ベストピント位置のずれを相殺するようにマスターレンズ２０の位置を制御する。
【００２０】
次に、エクステンダーレンズの切換え、絞りの変化及びズームレンズのズーミングに伴う焦点移動を補正する補正方法について図５及び図６参照しながら説明する。尚、図５において、図１に示した部分と共通する部分には同一の符号が付してある。
図５に示すように、制御回路２６にはズーム位置検出器５４及び絞り位置検出器５６からＡ／Ｄ変換器６４、６６を介してズーム位置データ、絞り位置データが加えられるとともに、エクステンダー位置検出器５８から１倍用のエクステンダーレンズ１８Ａ及び２倍用のエクステンダーレンズ１８Ｂのうちの何れが光軸上に位置しているかを示すエクステンダー位置データが制御回路２６に加えられている。また、制御回路２６には、フランジバック調整ツマミ７８からＡ／Ｄ変換器８０を介してトラッキング調整されたときのマスターレンズ２０の位置データが加えられ、更にマスターレンズ２０の位置を示す位置データがマスターレンズ位置検出器６０からＡ／Ｄ変換器６８を介して加えらている。
【００２１】
制御回路２６は、これらの入力データに基づいて以下に説明するようにマスターレンズ２０の位置を制御するための制御信号を出力する。即ち、制御回路２６は、まずズーム位置、絞り位置及びエクステンダー位置を示す各位置データを入力する（ステップＳ１０）。そして、これらの位置データに基づいて焦点位置の適正補正量を求める（ステップＳ１２）。即ち、制御回路２６は予め図２乃至図４で説明したように各光学部材の補正情報をルックアップテーブルあるいは計算式として有しており、ステップＳ１０で入力した各位置データとに基づいて焦点位置の適正補正量を求める。
【００２２】
そして、このようにして求めた適正補正量に基づいてマスターレンズ２０の位置を制御する（ステップＳ１４）。即ち、制御回路２６は、トラッキング調整されたときのマスターレンズ２０の位置データに対して上記適正補正量を付加した制御信号を出力する（図５）。この制御信号は、Ｄ／Ａ変換器６９及び駆動回路４０を介して駆動モータ５０に加えられる。これにより駆動モータ５０が駆動され、その駆動力によってマスターレンズ２０は光軸に沿って移動する。このマスターレンズ２０の位置は、マスターレンズ位置検出器６０によって検出され、Ａ／Ｄ変換器６８を介してマスターレンズ２０の現在位置を示す位置データ（位置フィードバック信号）として制御回路２６に加えられる。
【００２３】
このようにして制御回路２６はマスターレンズ２０の位置を制御し、ズームレンズ１４、絞り１６、エクステンダーレンズの各位置による焦点位置の変動量をマスターレンズ２０によって相殺させるようにしてる。
その後、ズームレンズ１４、絞り１６及びエクステンダーレンズのいずれかが変化したか否かを判別し（ステップＳ１６）、いずれかが変化すると、ステップＳ１０に戻り、上記ステップＳ１０〜ステップＳ１４の処理を実行し、再度マスターレンズ２０の位置を制御する。これにより、レンズの焦点位置はベストピント位置に維持される。
【００２４】
尚、本発明はズーミング時の焦点の変動、エクステンダー切換え時の焦点の変動及び絞りの大きさによる焦点の変動のうちの何れか１つの変動を補正する場合に限らず、２つ以上の変動を同時補正する場合にも適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ズームミングにかかわる部材の精度や、組立て誤差等のためにズーミング時に焦点が変動しても、この焦点の変動量をマスターレンズを制御することによって相殺するようにしたため、ベストピント位置を正確に維持することができる。また、各光学部材の精度や組立て誤差等に余裕が生じ、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明が適用されるテレビカメラ用レンズの概略構成図である。
【図２】図２はエクステンダーレンズの切換えに伴う焦点移動を補正する補正方法を説明するために用いた図である。
【図３】図３は絞りの変化に伴う焦点移動を補正する補正方法を説明するために用いた図である。
【図４】図４はズームレンズのズーミングに伴う焦点移動を補正する補正方法を説明するために用いた図である。
【図５】図５は本発明に係るレンズの焦点補正装置の要部ブロック図である。
【図６】図６は本発明に係るレンズの焦点補正方法を説明するために用いたフローチャートである。
【符号の説明】
１０…レンズ本体
１２…フォーカスレンズ
１４…ズームレンズ
１６…絞り
１８Ａ…１倍用のエクステンダーレンズ
１８Ｂ…２倍用のエクステンダーレンズ
２０…マスターレンズ
２２…撮像素子
２４…信号処理回路
２６…制御回路
４２、４４、４６、６８、５０…駆動モータ
５２、５４、５６、５８、６０…位置検出器
【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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