(57)【要約】【課題】撮影レンズと撮像素子の相対位置の調節を、複雑な調整用治具を使用することなく、精度よく行う。【解決手段】撮像素子２１の有効画素領域の周辺部に、４つの発光素子を設ける。各発光素子３２を、有効画素領域の中心Ｏから等距離の位置に配置する。スクリーン３０，撮影レンズ１４，撮像素子２１の順に配置して、４つの発光素子から撮影レンズ１４に光を入射させる。撮影レンズ１４を通過した光の投影像をスクリーン３０上に映し出す。各投影像３６の位置に基づいて、中心Ｏと光軸Ａとが一致しているかどうかを調べる。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ本体に組み込まれる撮像素子及び撮影レンズの相対位置を調整する撮像素子と撮影レンズの位置調整方法において、
前記撮影レンズの光軸上に、前記撮像素子をその受光面が前記撮影レンズと対面するように配置し、
前記受光面内の有効画素領域の周辺に配置された少なくとも３つの発光素子を発光させ、
前記撮影レンズを通過した複数の光が前記光軸と直交する平面に投影される複数の投影像に基づいて、前記相対位置を調整することを特徴とする撮像素子と撮影レンズの相対位置調整方法。
【請求項２】
前記各発光素子は直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の撮像素子と撮影レンズの相対位置調整方法。
【請求項３】
多数の画素がマトリックス状に配列された受光面を持つ撮像素子において、
前記受光面内の有効画素領域の周辺部でかつその有効画素領域の中心から等距離にある少なくとも３つの位置に、撮影レンズとの相対位置を調整する際に使用される発光素子が設けられていることを特徴とする撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラに組み込まれる撮像素子及び撮影レンズの相対位置を調整する撮像素子と撮影レンズの相対位置調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラやビデオカメラなどの本体内には、ＣＣＤやＣＭＯＳなど、被写体光を光電変換して画像を記録する撮像素子が組み込まれている。被写体画像を正確に撮像するためには、撮像素子の有効画素領域の中心と、撮影レンズの光軸とが一致し、かつ、撮像素子の受光面が前記光軸と直交していなければならない。そのため、撮像素子をカメラ本体に取り付ける際には、撮像素子と撮影レンズの相対位置が調整されてそれらの位置決めがなされる。
【０００３】
例えば、特開平９−６９９７３号公報に記載の発明では、撮影レンズの光軸上に撮像素子を配置した状態で、縞模様の調整用パターンを撮影レンズによって撮像素子の受光面に結像させ、得られた画像に基づいて、撮影レンズと撮像素子の相対位置を調整している。これによれば、高い精度で位置決めを行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法では、調整用治具に、撮像素子を駆動する駆動回路や得られた画像信号を処理する画像処理回路が必要となるため、調整用治具が複雑化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、複雑な調整用治具を用いずに、精度のよい位置決めが可能な撮影レンズと撮像素子の相対位置調整方法及び撮像素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の撮像素子と撮影レンズの相対位置調整方法は、カメラ本体に組み込まれる撮像素子及び撮影レンズの相対位置を位置決めする撮像素子と撮影レンズの位置調整方法において、前記撮影レンズの光軸上に、前記撮像素子をその受光面が前記撮影レンズと対面するように配置し、前記受光面内の有効画素領域の周辺部でかつその有効画素領域の中心から等距離にある少なくとも３つの位置に配置された複数の発光素子を発光させ、前記撮影レンズを通過した複数の光が前記光軸と直交する平面に投影される複数の投影像に基づいて、前記相対位置を調整することを特徴とする。
【０００７】
前記各発光素子は直列に接続することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の撮像素子は、多数の画素がマトリックス状に配列された受光面を持つ撮像素子において、前記受光面内の有効画素領域の周辺部でかつその有効画素領域の中心から等距離にある少なくとも３つの位置に、撮影レンズとの相対位置を調整する際に使用される発光素子を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、カメラ１０には、カメラ本体１１にレンズ鏡筒１２と撮像素子ユニット１３とが組み付けられる。レンズ鏡筒１２は、撮影レンズ１４が組み込まれた後、光軸Ａ方向に移動自在にカメラ本体１１に取り付けられる。撮影レンズ１４の背後には、撮像素子ユニット１３が取り付けられる。
【００１０】
撮像素子ユニット１３は、パッケージ２２上に、撮像素子２１及び保護部材２３を取り付けたものである。撮像素子２１には、多数の画素がマトリックス状に配列された受光面２１ａが形成されている。撮像素子２１は、その受光面２１ａが撮影レンズ１４と対面するように配置される。保護部材２３は、撮像素子２１に塵や埃が付着するのを防止するためのものであり、透明なガラスで形成される。パッケージ２２には、撮像素子２１と電気的に接続される回路基板や、撮像素子２１を取り付けるための凹部が設けられている。
【００１１】
撮像素子ユニット１３は、ネジ２６によってカメラ本体１１に固定される。パッケージ２２には、ネジ２６を貫通する孔２２ａが形成されており、また、カメラ本体１１には、ネジ２６と係合するネジ山が形成されている。ネジ２６を締め付けることで、撮像素子ユニット１３がカメラ本体１１に固定される。
【００１２】
撮像素子ユニット１３を取り付ける際には、撮影レンズ１４の光軸Ａと、撮像素子２１の有効画素領域の中心とが一致するように、撮影レンズ１４と撮像素子２１との相対位置が調整される。パッケージ２２の孔２２ａは、ネジ２６の直径よりも大きく形成されており、これにより、撮像素子ユニット１３全体を光軸Ａと直交する面内のＸ方向及びＹ方向に移動できるようにしている。位置調整は、撮像素子ユニット１３をカメラ本体１１に仮止めした後、撮像素子ユニット１３をＸ方向及びＹ方向に移動させることにより行われる。
【００１３】
また、撮像素子ユニット１３と、カメラ本体１１との間には、ゴム製のスペーサー２８が配置される。スペーサー２８は、弾性を備えているので、各ネジ２６の締め付け具合を調整することで、撮像素子ユニット１３を揺動させることができる。撮像素子ユニット１３の受光面２１ａと光軸Ａとが直交していない場合、すなわちアオリが生じている場合には、各ネジ２６の締め付け具合を調整して、アオリが補正される。
【００１４】
図２に示すように、撮像素子ユニット１３の取り付けは、レンズ鏡筒１２をカメラ本体１１に組み付けた後に行われる。位置調整は、この取り付けの際に行われる。位置調整の際には、光軸Ａ上に、スクリーン３０，撮影レンズ１４，撮像素子ユニット１３の順に配置される。
【００１５】
図３に示すように、撮像素子２１には、撮像に使用される有効画素領域３１の周辺に、４つの発光素子３２が設けられている。位置調整の際には、各発光素子３２が点灯し、その光が撮影レンズ１４を通過して、スクリーン３０に投影される。スクリーン３０は、その投影面を光軸Ａと直交させて配置される。この投影像に基づいて、撮影レンズ１４と撮像素子２１との相対位置が調整される。
【００１６】
図４に示すように、スクリーン３０には、各発光素子３２に対応して、ターゲットマーク３４が設けられている。各ターゲットマーク３４は、光軸Ａと有効画素領域３１の中心Ｏとが一致したときに、各発光素子３２からの光が投影される位置を示すマークである。
【００１７】
図５に示すように、光軸Ａと有効画素領域３１の中心Ｏとが一致すると、各ターゲットマーク３４と、各発光素子３２からの光の各投影像３６の位置とが一致する。これにより、中心Ｏと光軸Ａとが一致したことを判定することができる。
【００１８】
図６に示すように、中心Ｏが光軸Ａよりも上方に位置している場合には、各投影像３６がターゲットマーク３４よりも、下方に位置する。また、図７に示すように、中心Ｏと光軸Ａとは一致しているが、受光面２１ａに角度Ｒのアオリが生じ、上方に位置する２つの発光素子３２と、下方に位置する２つの発光素子３２との間で、撮影レンズ１４との距離が異なるような場合には、それぞれの投影像３６の大きさが異なる。
【００１９】
各発光素子３２としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）が使用される。もちろん、ＬＥＤの代わりに、例えば、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを使用してもよい。
【００２０】
各発光素子３２からの発光量は同一である方が、各投影像３６を比較しやすいので正確な位置調整を行いやすい。そのため、本例では、図３（Ｂ）に示すように、各発光素子３２を直列に接続している。これにより、各発光素子３２を流れる電流が均一になり各発光素子３２の光量が同一になる。また、各発光素子３２を直列に接続することで、配線数を少なくすることができる。
【００２１】
また、周知のように、撮影レンズ１４を通過する光は、光軸からの距離や入射角によって、光量が変化する。すなわち、撮影レンズ１４の光軸Ａを通過する場合に、光量が最大となり、光軸Ａから離れるほど光量は低下していく。また、コサイン４乗則で知られているように、光軸Ａと平行に入射させた場合に光量が最大となり、入射角が９０度に近づく程光量が低下する。そのため、本例では、各発光素子３２を、有効画素領域３１の中心Ｏから等距離の位置に配置している。こうすることで、各発光素子３２が発光する各光について、その光軸からの距離や入射角を等しくすることができる。
【００２２】
以下、上記構成による作用について説明する。カメラ本体１１にレンズ鏡筒１２を取り付けた後、光軸Ａ上に、スクリーン３０，撮影レンズ１４，撮像素子ユニット１３を順に配置する。撮像素子ユニット１３をカメラ本体１１にネジ２６で仮止めした後、撮像素子ユニット１３と、発光素子３２を点灯させる点灯回路とを接続する。
【００２３】
オペレータは、発光素子３２を点灯させ、スクリーン３０に表示される各投影像３６を確認する。投影像３６がターゲットマーク３４からずれているような場合には、撮像素子２１をＸ方向及びＹ方向に移動して、投影像３６をターゲットマーク３４に合わせる。また、各投影像３６の大きさが異なるような場合には、撮像素子２１にアオリが発生していると考えられるので、ネジ２６の締め具合を調整することにより、撮像素子２１を揺動させてアオリを補正する。このように、各発光素子３２が発光する光の投影像をスクリーンに映して、それに基づいて位置調整を行うから、従来のように、撮像した画像を解析する必要がないので、複雑な調整用治具を用いる必要がない。
【００２４】
上記実施形態では、光軸と直交する面内で、撮像素子をＸ方向及びＹ方向に移動させて相対位置を調整する例で説明しているが、これに加えて、光軸方向の位置を調整することもできる。
【００２５】
図８に示すように、各発光素子３２の投影像３６は、焦点が合っているとき（Ａ）と、合っていないとき（Ｂ）とを比較すると、焦点が合っているときは、像の大きさが小さく、明るい。他方、焦点が合っていないときは、像の大きさが大きく、暗い。このように、投影像３６の大きさや明るさから、合焦位置を特定することができるので、光軸方向（Ｚ方向）の位置調整が可能となる。
【００２６】
上記実施形態では、有効画素領域の各コーナー近傍に配置した４つの発光素子を位置調整用の発光素子として使用しているが、これら４つの発光素子を画角確認用のライトとしても使用することができる。すなわち、近接撮影など被写体が比較的近い場合に、フレーミング時に各発光素子を点灯させれば、被写体に発光した光の投影像が写るので、これにより画角を確認することができる。この場合には、図９に示す撮像素子４１のように、発光素子４３の形状を略Ｌ字形状とするとよい。こうすれば、画角をはっきりと確認することができる。ただし、撮影時に点灯していると、その光が撮影画像に写ってしまうので、例えば、シャッタボタンの半押しで点灯し、全押しで消灯させるというように、撮影時には消灯させる必要がある。
【００２７】
また、画角確認用に使用しない場合には、各発光素子の位置は、各コーナー近傍でなくてもよく、例えば、有効画素領域を構成する各辺の中央付近に配置してもよい。また、３点で平面を確定することができるので、発光素子は、３つでもよい。
【００２８】
また、各発光素子からの光をスクリーンに投影して、それを目視で確認する例で説明したが、スクリーンの代わりにＣＣＤカメラなどを用いて、各投影像を撮像し、その映像をモニタに映し出して位置調整を行ってもよい。この場合、ＣＣＤは、その受光面を光軸と直交させて配置される。
【００２９】
上記実施形態では、撮像素子ユニットを移動して、撮像素子と撮影レンズの相対位置を調整する例で説明したが、その反対に撮影レンズを移動して相対位置を調整してもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、撮像素子ユニット又は撮影レンズをカメラ本体に仮止めした後、撮像素子ユニットをＸ方向及びＹ方向に移動しながら位置調整する例で説明したが、例えば、撮像素子ユニット又は撮影レンズを、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向の３方向に移動自在なテーブルに取り付け、このテーブルを移動させながら位置調整を行い、位置決めがなされた状態で、カメラ本体１１との接合面に接着剤を滴下して固定するようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明は、撮影レンズの光軸上に、前記撮像素子をその受光面が前記撮影レンズと対面するように配置し、前記受光面内の有効画素領域の周辺に配置された少なくとも３つの発光素子を発光させ、前記撮影レンズを通過した複数の光が前記光軸と直交する平面に投影される複数の投影像に基づいて、前記相対位置を調整するようにしたから、複雑な調整用治具を用いずに、精度のよい位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラの断面図である。
【図２】位置調整のときのスクリーン，撮影レンズ，撮像素子の配置の説明図である。
【図３】撮像素子の説明図である。
【図４】スクリーンの説明図である。
【図５】光軸と有効画素領域の中心とが一致したときのスクリーン上の投影像を示す説明図である。
【図６】有効画素領域の中心が光軸の上方にある場合のスクリーン上の投影像を示す説明図である。
【図７】アオリが発生している場合のスクリーン上の投影像を示す説明図である。
【図８】焦点が合っているときの投影像と、焦点が合っていないときの投影像を示す説明図である。
【図９】Ｌ字形の発光素子をコーナーに配置した撮像素子の説明図である。
【符号の説明】
１０　カメラ
１１　カメラ本体
１２　レンズ鏡筒
１３　撮像素子ユニット
１４　撮影レンズ
３０　スクリーン
３１　有効画素領域
３２　発光素子
【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】
2004015330.tif 000008
【図７】
2004015330.tif 000009
【図８】
2004015330.tif 000010
【図９】
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