(57)【要約】【課題】撮像素子を組み込んだ状態で、カメラレンズの偏心による像面の倒れを補正する。【解決手段】カメラレンズ２の像面側にＣＣＤ撮像素子３が位置決めされている。カメラレンズ２が組み立てられた状態で、ＣＣＤ撮像素子３の撮像面に対してカメラレンズ２が形成する像面が傾いているとき、ＣＣＤ撮像素子３の周辺４エリアについてオートフォーカス制御を行い、このときのレンズ駆動量から像面の傾きの大きさを特定する。カメラレンズ２の最も物体側には、屈折面の傾いた偏心レンズ１０を取り付け、像点を撮像面上に移動させてカメラレンズ２の像面の傾きを補正する。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラレンズの像面側の光軸上に撮像素子を位置決めし、カメラレンズを透過した光を前記撮像素子で撮像し、得られた画像データに基づいて前記カメラレンズが形成する結像面と撮像素子の撮像面との傾きを特定し、前記結像面の傾きに応じた角度だけ光軸を偏向させる光学素子を前記カメラレンズの物体側に取り付け、結像面の傾きを補正することを特徴とするカメラ用レンズの調整方法。
【請求項２】
前記光学素子は、前記結像レンズの最も物体側に配置される最外レンズと同形の予備レンズに接合されており、前記光学素子の取り付け時には、前記最外レンズを予備レンズごと交換することを特徴とする請求項１記載のカメラ用レンズの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子の組み込みを済ませた状態でレンズの偏心等に起因する像面の傾きを特定し、これを補正することが可能なカメラ用レンズの調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ撮像素子を内蔵し、被写体を画像データとして記録するデジタルスチルカメラが広く普及している。近年では、デジタルスチルカメラの高性能化、低価格化、コンパクト化が急速に進み、撮像素子の高画素化に伴い、結像描写の優れた小型レンズの需要が高まっている。一般に、鮮鋭なレンズ描写を実現するためには、複数枚の球面レンズを組み合わせて諸収差を補正する必要があり、中には非球面レンズを使用してレンズ枚数の増加を抑えているものがある。
【０００３】
複数枚からなるカメラレンズでは、各レンズ曲面の中心が光軸上で一致しているのが理想的であるが、現実には鏡筒内における各レンズの位置決め精度やレンズ曲面の加工誤差に起因する偏心が発生する。偏心は像面の倒れによる画像の片ボケの要因となるため、デジタルスチルカメラでは、撮像素子とカメラレンズを組み付けた状態で偏心調整を行い、撮像された被写体像を画素レベルで評価し、偏心による画質劣化を最小限に抑えるようにしている。
【０００４】
従来では、一部のレンズを径方向に移動可能に構成し、鏡筒外部からの調整操作によりレンズ系全体での結像性能を評価しながら偏心調整が行えるもの（特許文献１参照）や、最も被写体側に配置されたレンズの傾きを調整することで、レンズの組み立て完了後の偏心調整を可能とし、分解や再組立てを不要としたもの（特許文献２参照）が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１７４３０１号公報
【特許文献２】
特開２０００−３５２６４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献に代表される従来の手法では、一部のレンズを動かすことで偏心調整を行っているため、調整機構を組み込む必要が生じてレンズ鏡筒が大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、撮像素子の組み込みを済ませた状態で偏心調節が行えるとともに、レンズ鏡筒内に偏心調整機構を設ける必要をなくしたカメラ用レンズの調整方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、カメラレンズの像面側の光軸上に撮像素子を位置決めし、カメラレンズを透過した光を前記撮像素子で撮像し、得られた画像データに基づいて前記カメラレンズが形成される結像面と撮像素子の撮像面との傾きを特定し、前記結像面の傾きに応じた角度だけ光軸を偏向させる光学素子を前記カメラレンズの物体側に取り付け、結像面の傾きを補正することを特徴とする。
【０００９】
前記光学素子は、前記結像レンズの最も物体側に配置される最外レンズと同形の予備レンズに接合されており、前記光学素子の取り付け時には、前記最外レンズを予備レンズごと交換することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、カメラユニット１は、レンズ鏡筒内に取り付けられたカメラレンズ２と、ＣＣＤ撮像素子３とからなる。ＣＣＤ撮像素子３はその中心がカメラレンズ２の光軸と一致するように位置決めされ、カメラユニット１内に固定されている。カメラユニット１には、カメラレンズ２を光軸方向に移動させてピント調節を行うためのフォーカス駆動機構４が内蔵されている。
【００１１】
カメラユニット１の前方には解像力試験用の平面チャート５が設置され、ＣＣＤ撮像素子３によって平面チャート５の光学像が撮像される。カメラユニット１には、像面検査装置６が接続されている。像面検査装置６は、撮像制御部６ａ、フォーカス制御部６ｂ、像面検出部６ｃを備えている。
【００１２】
撮像制御部６ａは、ＣＣＤ撮像素子３の駆動制御を行う。フォーカス制御部６ｂは、ＣＣＤ撮像素子３から出力された画像信号の振幅レベルに基づいて画像のコントラスト評価を行い、最もコントラストの高い鮮鋭な画像が得られるようにフォーカス駆動機構４を制御する。フォーカス制御部６ｂでは、図２に示すように、撮影画像７の中心から等距離の周辺４箇所に設定された画像評価エリアＡ１〜Ｄ１について多点フォーカス制御を行う。
【００１３】
像面検出部６ｃは、フォーカス制御部６ｂによって行われた多点フォーカス制御により、各エリアにおけるカメラレンズ２のフォーカス駆動量から像面の傾きを検出する。図３にも示すように、像面検出部６ｃでは、画像評価エリアＡ１を基準として、他の画像評価エリアＢ１〜Ｄ１の合焦位置の相対的なズレを求め、各エリアの合焦位置のズレから像面の傾きが求められる。
【００１４】
例えば、画像評価エリアＡ１に対し、画像評価エリアＢ１及びＣ１の合焦位置が一定量ズレており、画像評価エリアＤ１における合焦位置のズレ量は、さらに大きくなっている。この場合、カメラレンズ２によって形成される像面は、画像評価エリアＢ１及びＣ１を結ぶ軸を中心として、画像評価エリアＡ１と画像評価エリアＤ１に対応する撮像エリアがそれぞれ前後に傾いた状態となっている。なお、この画像評価エリアは画像中の少なくとも三箇所に設定されていればよく、さらに画像の中心から等距離で画像の中心からの距離が大きいほどよい。
【００１５】
像面検出部６ｃによって像面の傾きの大きさが求められると、カメラレンズ２の最も物体側に配置された最外レンズ２ａが取り外され、その代りとなる補正レンズが取り付けられる。
【００１６】
図４において、最外レンズ２ａの代わりとなる像面補正レンズ８は、最外レンズ２ａと同形の予備レンズ９と、像面補正用の偏心レンズ１０とが接合されて構成される。偏心レンズ１０には、物体側のティルト面１０ａと像面側の接合面１０ｂとが形成されている。ティルト面１０ａは、予備レンズ９の物体側屈折面９ａの曲率と等しい曲面に形成されているが、曲面の中心が所定角度だけ物体側に傾けられている。この像面補正レンズ８は、像面の傾き方のパターン、傾きの大きさに応じて予め数種類のものが用意される。
【００１７】
図５において、カメラレンズ２の一部に、理想光軸から偏心したレンズがあると、被写体光の入射角度によって結像位置が変わり、カメラレンズ２の像面はＣＣＤ撮像素子３に対して傾いた状態となる。すると、撮影画像は、画像内にピントの合った部分と合っていない部分とが存在する片ぼけ画像になる（図５（ａ））。そこで、最外レンズ２ａを像面補正レンズ９と交換すると、被写体光は、その入射角度ごとに像点が移動し、ＣＣＤ撮像素子３の撮像面上に結像するようになる（図５（ｂ））。
【００１８】
次に、図６を用いて像面補正がなされるまでの手順について説明する。まず、鏡筒にカメラレンズ２を組み付けるとともに、カメラレンズ２に対してＣＣＤ撮像素子３の位置決めを行ってカメラユニット１を作製する。次に、平面チャート５が撮影範囲に入るようにカメラユニット１を設置し、カメラユニット１に像面検査装置６を接続する。ＣＣＤ撮像素子３は駆動を開始し、像面検査装置６に画像信号が入力される。
【００１９】
フォーカス制御部６ｂは、入力された画像信号に基づき、画像評価エリアＡ１からフォーカス制御を開始する。フォーカス制御部６ｂは、画像評価エリアＡ１内の画像のコントラストが向上する方向にカメラレンズ２を駆動させ、合焦位置を特定する。同様に、画像評価エリアＢ１〜Ｄ１についての合焦位置が求められる。各画像評価エリアの合焦位置が求められると、像面検出部６ｃによって像面の傾きが特定される。
【００２０】
像面の傾きの特定後、最外レンズ２ａが取り外される。また、想定される像面の傾きパターンに応じて事前に準備された数種類の像面補正レンズから、特定された像面の傾き補正に好適なものが選択される。選択された像面補正レンズ８は、カメラレンズ２の最前列に取り付けられる。取り付け完了後、フォーカス制御部６ｂによって各画像評価エリアＡ１〜Ｄ１のフォーカス制御が再度行われる。ここで、各エリアにおける合焦位置にバラツキが存在する場合は、像面補正レンズ８を光軸周りに回転させて微調整を行う。像面補正レンズ８は、カメラユニット１から露呈された位置にあるので、簡単に微調整を行うことができる。これが終了すると、カメラユニット１はデジタルスチルカメラに組み込まれる。
【００２１】
なお、本発明においては、カメラレンズの一部を像面補正レンズと交換することで像面の補正を行っているが、これに限られず、像面補正用の光学素子を単体でカメラレンズの物体側に取り付けるようにしてもよい。この光学素子は、レンズに限られず、楔形状のプリズムなどでもよい。さらに、像面補正用の光学素子によって球面収差など他の収差が悪化する場合には、この光学素子に非球面を形成しておき、これらの収差を補正するようにしてもよい。また、本発明はデジタルスチルカメラに限られず、ビデオカメラなど撮像素子を利用する電子カメラに適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のカメラ用レンズの調整方法によれば、カメラレンズに対して撮像素子を位置決めした後でも、カメラレンズの物体側に像面の倒れを打ち消す光学素子を取り付けるようにしたので、偏心調整のために一度組み立てたカメラレンズを分解するなどの手間がかからず、レンズ調整の時間短縮を図ることができる。また、鏡筒内にレンズを調整駆動させる機構を設ける必要がなく、鏡筒の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンズ調整時の様子を示す概略図である。
【図２】画像評価エリアの説明図である。
【図３】画像評価エリアごとの合焦位置の測定結果例を示す説明図である。
【図４】像面補正レンズの構成を示す断面図である。
【図５】像面補正レンズが像面の傾きを補正する様子を示す説明図である。
【図６】像面補正の手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
１　カメラユニット
２　カメラレンズ
２ａ　最外レンズ
３　ＣＣＤ撮像素子
６　像面検査装置
８　像面補正レンズ
９　予備レンズ
１０　偏心レンズ
【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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