JP5168533B2

JP5168533B2 - レンズ鏡筒及び光学システム

Info

Publication number: JP5168533B2
Application number: JP2007003566A
Authority: JP
Inventors: 正輝朝山
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: JP2008170709A

Description

この発明はレンズ鏡筒及び光学システムに関する。

レンズの交換が可能な一眼レフカメラの使用態様として、レンズとカメラ本体との間にテレコンバータ（以下テレコンという）を装着し、レンズの焦点距離を伸ばして被写体を大きく撮影する方法が知られている（特許３３４５８９０号公報参照）。
特許３３４５８９０号公報

この発明の課題はピント誤差を小さくすることができるレンズ鏡筒及び光学システムを提供することである。

上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、焦点距離を所定の倍率に変換する光学装置に取り付けられるレンズ鏡筒であって、像を撮像するための光学系と、前記光学装置に取付け可能なマウント部を有し、前記光学系を保持する鏡筒と、前記像の明るさを調節する絞り部と、前記光学系を使用して前記絞り部の絞り量を変化させたときの像面が移動する距離についての第１設計値と、前記光学系を使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離についての第１測定値と、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離についての第２設計値とを記憶する記憶部と、前記第１設計値と、前記第１測定値と、前記第２設計値と、前記光学装置の倍率に関する情報とを用いて、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離に関する情報を演算する演算部と、を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のレンズ鏡筒であって、前記光学系による撮影距離は無限遠、中間距離および至近距離と可変であり、前記記憶部は、複数の撮影距離についての前記第１設計値及び前記第２設計値と、一つの撮影距離についての前記第１測定値を記憶しており、前記演算部は、撮影距離に応じた前記第１設計値及び前記第２設計値と、一つの撮影距離についての前記第１測定値と、前記光学装置の倍率に関する情報と、を用いて、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離に関する情報を演算することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のレンズ鏡筒であって、当該レンズ鏡筒は、倍率の異なる複数の前記光学装置にそれぞれ取付け可能であり、前記記憶部は、前記光学系と前記複数の光学装置とをそれぞれ組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの前記各第２設計値を記憶し、前記演算部は、当該レンズ鏡筒が取付けられた前記光学装置の倍率に関する情報と前記第２設計値とを読み出して、前記演算を行なうことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載のレンズ鏡筒であって、前記第１設計値は、前記光学系を使用して前記絞り部を開放から所定の絞り量まで変化させたときの像面が移動する距離についての設計値であり、前記第１測定値は、前記光学系を使用して前記絞り部を開放から所定の絞り量まで変化させたときの像面が移動する距離についての測定値であり、前記第２設計値は、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り部を開放から所定の絞り量まで変化させたときの像面が移動する距離についての設計値であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のレンズ鏡筒であって、テレコンバータである前記光学装置に取り付けられることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載のレンズ鏡筒であって、前記第１設計値をＸとし、前記第１測定値をＡとし、前記光学装置の前記倍率に関する情報をＭとし、前記第２設計値をＹとし、前記マウント部に前記光学装置が取付けられたときの像面の補正量をＹ´としたとき、以下の式１を満たすことを特徴とする。
（Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ²）≦ Ｙ´≦（Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ²）² 式１

請求項７記載の発明は、請求項６記載のレンズ鏡筒であって、前記補正量Ｙ´は以下の式２を満たすことを特徴とする。
Ｙ´＝Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ²
式２

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項記載のレンズ鏡筒を備えていることを特徴とする光学システム。

この発明によれば、ピント誤差を小さくすることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１はこの発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒を有する光学システムの構成を説明する図、図２はレンズだけを使用したときに絞り部を、例えば開放からＦ８（所定の絞り量）まで変化させたときの最良像面位置を示す図、図３はレンズにテレコンバージョンレンズを組み合わせたときに、絞り部を開放からＦ８（所定の絞り量）まで変化させたときの最良像面位置を示す図である。

図２において、実線は開放時の光束、点線及び２点鎖線はＦ８に絞ったときの光束を示す。Ｐ１、Ｐ２及びＰ３はそれぞれ開放時のピント位置、Ｆ８に絞ったときの位置（設計値）及び実際のＦ８に絞ったときの位置（測定値）を示す。

図３において、実線及び２点鎖線はそれぞれ開放時の光束及びＦ８に絞ったときの光束を示す。Ｐ４及びＰ５はそれぞれ開放時のピント位置、Ｆ８に絞ったときの位置（設計値）を示す。

図１に示すように、この光学システムはカメラ本体１とレンズ鏡筒（鏡筒）３とテレコンバータ（光学装置）６とを備えている。

カメラ本体１内には焦点検出装置２と変換装置９とが収容されている。焦点検出装置２は像面位置のずれ量を検出する。変換装置９は焦点検出装置２及び後述するＣＰＵ（演算部）１０に接続され、ＣＰＵ１０からの入力情報である補正量Ｙ´に基いて、焦点検出装置２で検出された像面位置のずれ量を補正して正確な像面ずれ量に変換する。

テレコンバータ６はカメラ本体１とレンズ鏡筒３との間に配置されている。テレコンバータ６にはテレコンバージョンレンズ群７と第１の情報記憶装置８とが収容されている。第１の情報記憶装置８にはテレコンバータ６の倍率情報Ｍが記憶されている。

レンズ鏡筒３にはレンズ群（光学系）４が収容されている。レンズ群４は鏡筒１１に保持されている。鏡筒１１はマウント部１３を介してテレコンバータ６に装着される。レンズ鏡筒３内には絞り部１２とＣＰＵ（演算部）１０と第２の情報記憶装置５とが収容されている。第２の情報記憶装置５には、レンズ群４の設計像面位置に関する情報Ｘ、レンズ群４の測定像面位置に関する情報Ａ、レンズ群４とテレコンバータ６とを組み合わせたときの設計像面位置に関する情報Ｙ等が記憶されている。

ＣＰＵ１０は第１の情報記憶装置８及び第２の情報記憶装置５に接続されている。ＣＰＵ１０は、レンズ鏡筒３にテレコンバータ６を組み合わせたとき、第１の情報記憶装置８及び第２の情報記憶装置５に記憶された情報を読み込み、テレコンバータ６が取り付けられたときの像面位置の補正量Ｙ´を演算する。補正量Ｙ´は２式によって近似的に求められる。
Ｙ´＝Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ² ２式

ＣＰＵ１０は、第１の情報記憶装置８からテレコンバータ６の倍率に関する情報Ｍを入力し、第２の情報記憶装置５からレンズ群４の設計像面位置に関する情報（図４のＦ０Ｆ８設計値）Ｘ、レンズ群４の測定像面位置に関する情報Ａ、レンズ群４とテレコンバータ６とを組み合わせたときの設計像面位置に関する情報Ｙを入力し、補正量Ｙ´を演算し、変換装置９へ出力する。

変換装置９はＣＰＵ１０からの入力情報である補正量Ｙ´に基いて、焦点検出装置２で検出された像面位置のずれ量を補正して正確な像面ずれ量に変換する。

なお、レンズ群４の設計像面位置に関する情報Ｘは、絞り部１２を開放からＦ８（所定の絞り量）まで変化させたときのレンズ群４による像面位置が移動する距離についての設計値である。

また、レンズ群４の測定像面位置に関する情報Ａは、絞り部１２を開放からＦ８（所定の絞り量）まで変化させたときのレンズ群４による像面位置が移動する距離についての測定値である。

更に、レンズ群４とテレコンバータ６とを組み合わせたときの設計像面位置に関する情報Ｙは、絞り部１２を開放からＦ８まで変化させたときのレンズ群４とテレコンバータ６とを組み合わせた光学系による像面位置が移動する距離についての設計値である。

図４はレンズ単体（テレコンを装着していない状態）のとき、１．４倍テレコンを装着したとき、１．７倍テレコンを装着したとき、２．０倍テレコンを装着ときの無限遠（ｄ０）から至近距離（ｄｎ）まで変化させたときのＦ０Ｆ８設計値とＦ０Ｆ８補正をしたときの補正値とを示す図、図５はレンズ単体のとき、１．４倍テレコンを装着したとき、１．７倍テレコンを装着したとき、２．０倍テレコンを装着ときの無限遠（ｄ０）から至近距離（ｄｎ）まで変化させたときのＦ０Ｆ８設計値とＦ０Ｆ８補正をしないときの値とを比較例として示した図である。

図４において、左側の図はＦ０Ｆ８設計値を示し、右側の図はＦ０Ｆ８補正をしたときを示す。また、図５において、左側の図はＦ０Ｆ８設計値を示し、右側の図はＦ０Ｆ８補正をしたとき及び補正をしないときを示す。図４、５において、ｄ０〜ｄｎはそれぞれ被写体までの距離を示す。ｄ０は無限遠であることを示し、ｄｎは至近距離であることを示し、ｄ１、ｄ２・・・はｄ０とｄｎとの中間であることを示す。

また、１．４、１．７及び２．０はそれぞれテレコンバータ６の倍率（Ｍ）を示す。

Ｘ０〜Ｘｎはテレコンバータ６を装着しないで、絞り部１２を開放からＦ８まで変化させたときのレンズ群４による像面位置が移動する距離についての設計値、Ｙ０〜Ｙｎは１．４倍テレコンバータ６を装着し、絞り部１２を開放からＦ８まで変化させたときのレンズ群４による像面位置が移動する距離についての設計値、Ｚ０〜Ｚｎは１．７倍テレコンバータを装着し、絞り部１２を開放からＦ８まで変化させたときのレンズ群４による像面位置が移動する距離についての設計値、Ｗ０〜Ｗｎは２．０倍テレコンバータを装着し、絞り部１２を開放からＦ８まで変化させたときのレンズ群４による像面位置が移動する距離についての設計値である。

図４、５からわかるように、レンズ単体の場合にはオフセット量Ｂ（＝Ｘ０−Ａ）を加えることによってＦ０Ｆ８補正が行われる。

なお、図４中、１．４＾２、１．７＾２及び２．０＾２は、それぞれ１．４² 、１．７² 、２．０² を示す。

上記２式で得られた補正量Ｙ´によってテレコンバータ６を装着した場合の設計値を測定値に近づけることができる。比較例ではテレコンバータ６を装着した場合に補正をしていないので、設計値と測定値とのずれが生じる。

この実施形態によれば、テレコンバータ６を装着した場合に設計値を測定値に近づけることができるので、ピントずれを小さくすることができる。また、演算によって補正量を求めるので、レンズ群４とテレコンバージョンレンズ群７との組合せについて全ての補正量を記憶しておく必要がないので、記憶容量の小さい情報記憶装置を用いることができ、製造コストの低減を図ることができる。更に、ＣＰＵ１０をレンズ鏡筒３に設けたので、複数のテレコンバータ６を交換しながら用いる場合にも容易に対応することができる。

なお、補正量Ｙ´は、下記の式１を満たす値であれば、上記式２で得られる値に限られるものではない。
（Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ²）≦ Ｙ´≦（Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ²）² 式１

また、上述した実施の形態では開放とＦ８とを用いて絞り量を説明したが、これに限定されるものではない。

図１はこの発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒を有する光学システムの構成を説明する図である。図２はレンズだけを使用したときに絞り部を開放からＦ８（所定の絞り量）まで変化させたときの最良像面位置を示す図である。図３はレンズにテレコンバージョンレンズを組み合わせたときに、絞り部を開放からＦ８（所定の絞り量）まで変化させたときの最良像面位置を示す図である。図４はレンズ単体のとき、１．４倍テレコンを装着したとき、１．７倍テレコンを装着したとき、２．０倍テレコンを装着ときの無限遠（ｄ０）から至近距離（ｄｎ）まで変化させたときのＦ０Ｆ８設計値とＦ０Ｆ８補正をしたときの補正値とを示す図である。図５はレンズ単体のとき、１．４倍テレコンを装着したとき、１．７倍テレコンを装着したとき、２．０倍テレコンを装着ときの無限遠（ｄ０）から至近距離（ｄｎ）まで変化させたときのＦ０Ｆ８設計値とＦ０Ｆ８補正をしないときの値とを比較例として示した図である。

符号の説明

３：レンズ鏡筒（鏡筒）、４：レンズ群（光学系）、６：テレコンバータ（光学装置）、１０：ＣＰＵ（演算部）、１１：鏡筒、１２：絞り部、１３：マウント部。

Claims

焦点距離を所定の倍率に変換する光学装置に取り付けられるレンズ鏡筒であって、
像を撮像するための光学系と、
前記光学装置に取付け可能なマウント部を有し、前記光学系を保持する鏡筒と、
前記像の明るさを調節する絞り部と、
前記光学系を使用して前記絞り部の絞り量を変化させたときの像面が移動する距離についての第１設計値と、前記光学系を使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離についての第１測定値と、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離についての第２設計値とを記憶する記憶部と、
前記第１設計値と、前記第１測定値と、前記第２設計値と、前記光学装置の倍率に関する情報とを用いて、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離に関する情報を演算する演算部と、
を備えていることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１記載のレンズ鏡筒であって、
前記光学系による撮影距離は無限遠、中間距離および至近距離と可変であり、
前記記憶部は、複数の撮影距離についての前記第１設計値及び前記第２設計値と、一つの撮影距離についての前記第１測定値を記憶しており、
前記演算部は、撮影距離に応じた前記第１設計値及び前記第２設計値と、一つの撮影距離についての前記第１測定値と、前記光学装置の倍率に関する情報と、を用いて、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの像面が移動する距離に関する情報を演算する
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１又は２記載のレンズ鏡筒であって、
当該レンズ鏡筒は、倍率の異なる複数の前記光学装置にそれぞれ取付け可能であり、
前記記憶部は、前記光学系と前記複数の光学装置とをそれぞれ組み合わせて使用して前記絞り量を変化させたときの前記各第２設計値を記憶し、
前記演算部は、当該レンズ鏡筒が取付けられた前記光学装置の倍率に関する情報と前記第２設計値とを読み出して、前記演算を行なうことを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１〜３のいずれか１項記載のレンズ鏡筒であって、
前記第１設計値は、前記光学系を使用して前記絞り部を開放から所定の絞り量まで変化させたときの像面が移動する距離についての設計値であり、
前記第１測定値は、前記光学系を使用して前記絞り部を開放から所定の絞り量まで変化させたときの像面が移動する距離についての測定値であり、
前記第２設計値は、前記光学系と前記光学装置とを組み合わせて使用して前記絞り部を開放から所定の絞り量まで変化させたときの像面が移動する距離についての設計値であることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１〜４のいずれか１項記載のレンズ鏡筒であって、
テレコンバータである前記光学装置に取り付けられることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１〜４のいずれか１項記載のレンズ鏡筒であって、
前記第１設計値をＸとし、前記第１測定値をＡとし、前記光学装置の前記倍率に関する情報をＭとし、前記第２設計値をＹとし、前記マウント部に前記光学装置が取付けられたときの像面の補正量をＹ´としたとき、以下の式１を満たすことを特徴とするレンズ鏡筒。
（Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ2）≦ Ｙ´≦（Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ2）2 式１
請求項６記載のレンズ鏡筒であって、
前記補正量Ｙ´は以下の式２を満たすことを特徴とするレンズ鏡筒。
Ｙ´＝Ｙ＋（Ｘ−Ａ）×Ｍ2
式２
請求項１〜７のいずれか１項記載のレンズ鏡筒を備えていることを特徴とする光学システム。