【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for adjusting a camera lens capable of specifying and correcting an inclination of an image plane caused by lens decentering or the like in a state where an image pickup device has been incorporated.
[0002]
[Prior art]
Digital still cameras that incorporate a CCD image sensor and record a subject as image data are widely used. In recent years, high performance, low cost, and compactness of digital still cameras have rapidly progressed, and with the increase in the number of pixels of an image sensor, the demand for small lenses with excellent imaging depiction is increasing. In general, in order to realize a sharp lens description, it is necessary to correct various aberrations by combining multiple spherical lenses, some of which use an aspheric lens to suppress the increase in the number of lenses. is there.
[0003]
In a multi-camera lens, the center of each lens curved surface is ideally aligned on the optical axis, but in reality it is caused by the positioning accuracy of each lens in the lens barrel and the processing error of the lens curved surface. Eccentricity occurs. Since decentration causes one-sided blurring of the image due to tilting of the image plane, the digital still camera performs decentration adjustment with the image sensor and camera lens assembled, evaluates the captured subject image at the pixel level, and decenters. The image quality degradation due to is minimized.
[0004]
Conventionally, some lenses are configured to be movable in the radial direction, and the eccentricity adjustment can be performed while evaluating the imaging performance of the entire lens system by an adjustment operation from the outside of the lens barrel (see Patent Document 1), There is known a lens that adjusts the tilt of the lens arranged closest to the subject side to enable eccentric adjustment after the completion of the lens assembly, and eliminates the need for disassembly and reassembly (see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-174301 [Patent Document 2]
JP-A-2000-352648 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method represented by the above-mentioned patent document, since the eccentric adjustment is performed by moving some lenses, there is a problem that an adjustment mechanism needs to be incorporated and the lens barrel is enlarged.
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and it is possible to adjust the eccentricity in a state where the image pickup device has been incorporated, and to adjust the camera lens without having to provide an eccentricity adjusting mechanism in the lens barrel. It aims to provide a method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention positions an image sensor on the optical axis on the image plane side of a camera lens, images light transmitted through the camera lens with the image sensor, and based on the obtained image data. An optical element that identifies the inclination between the imaging surface on which the camera lens is formed and the imaging surface of the imaging element and deflects the optical axis by an angle corresponding to the inclination of the imaging surface is placed on the object side of the camera lens. It is characterized by correcting the inclination of the image forming surface.
[0009]
The optical element is bonded to a spare lens having the same shape as the outermost lens disposed on the most object side of the imaging lens, and the outermost lens is replaced with the spare lens when the optical element is attached. Features.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, a camera unit 1 includes a camera lens 2 mounted in a lens barrel and a CCD image pickup device 3. The CCD image sensor 3 is positioned so that its center coincides with the optical axis of the camera lens 2 and is fixed in the camera unit 1. The camera unit 1 incorporates a focus drive mechanism 4 for adjusting the focus by moving the camera lens 2 in the optical axis direction.
[0011]
A planar chart 5 for resolving power test is installed in front of the camera unit 1, and an optical image of the planar chart 5 is captured by the CCD imaging device 3. An image plane inspection device 6 is connected to the camera unit 1. The image plane inspection device 6 includes an imaging control unit 6a, a focus control unit 6b, and an image plane detection unit 6c.
[0012]
The imaging control unit 6 a performs drive control of the CCD imaging device 3. The focus control unit 6b evaluates the contrast of the image based on the amplitude level of the image signal output from the CCD image sensor 3, and controls the focus driving mechanism 4 so that a sharp image with the highest contrast can be obtained. As shown in FIG. 2, the focus control unit 6 b performs multipoint focus control on the image evaluation areas A1 to D1 set at four locations around the equidistant distance from the center of the captured image 7.
[0013]
The image plane detection unit 6c detects the inclination of the image plane from the focus drive amount of the camera lens 2 in each area by multipoint focus control performed by the focus control unit 6b. As shown in FIG. 3, the image plane detection unit 6 c obtains a relative shift of the focus positions of the other image evaluation areas B1 to D1 with the image evaluation area A1 as a reference, and determines the focus position of each area. The inclination of the image plane is obtained from the deviation.
[0014]
For example, the focus positions of the image evaluation areas B1 and C1 are shifted by a certain amount with respect to the image evaluation area A1, and the shift amount of the focus position in the image evaluation area D1 is further increased. In this case, the image plane formed by the camera lens 2 is in a state where the imaging areas corresponding to the image evaluation area A1 and the image evaluation area D1 are tilted forward and backward, with the axis connecting the image evaluation areas B1 and C1 as the center. ing. The image evaluation areas need only be set in at least three places in the image, and it is better that the distance from the center of the image is the same distance from the center of the image.
[0015]
When the magnitude of the inclination of the image plane is obtained by the image plane detection unit 6c, the outermost lens 2a arranged on the most object side of the camera lens 2 is removed, and a correction lens instead is attached.
[0016]
In FIG. 4, the image plane correction lens 8 instead of the outermost lens 2 a is configured by joining a spare lens 9 having the same shape as the outermost lens 2 a and an eccentric lens 10 for image plane correction. The decentering lens 10 is formed with a tilt surface 10a on the object side and a cemented surface 10b on the image side. The tilt surface 10a is formed as a curved surface having the same curvature as that of the object-side refractive surface 9a of the preliminary lens 9, but the center of the curved surface is inclined toward the object side by a predetermined angle. Several types of image plane correction lenses 8 are prepared in advance according to the pattern of tilting the image plane and the magnitude of the tilt.
[0017]
In FIG. 5, when a part of the camera lens 2 is decentered from the ideal optical axis, the imaging position changes depending on the incident angle of the subject light, and the image plane of the camera lens 2 is tilted with respect to the CCD image sensor 3. It becomes a state. Then, the photographed image becomes a one-sided image in which an in-focus portion and an out-of-focus portion are present in the image (FIG. 5A). Therefore, when the outermost lens 2a is replaced with the image plane correction lens 9, the image point of the subject light moves at each incident angle and forms an image on the image pickup surface of the CCD image pickup device 3 (FIG. 5 ( b)).
[0018]
Next, a procedure until image plane correction is performed will be described with reference to FIG. First, the camera lens 2 is assembled to the lens barrel, and the CCD image pickup device 3 is positioned with respect to the camera lens 2 to produce the camera unit 1. Next, the camera unit 1 is installed so that the flat chart 5 falls within the photographing range, and the image plane inspection device 6 is connected to the camera unit 1. The CCD image pickup device 3 starts driving, and an image signal is input to the image plane inspection device 6.
[0019]
The focus control unit 6b starts focus control from the image evaluation area A1 based on the input image signal. The focus control unit 6b drives the camera lens 2 in the direction in which the contrast of the image in the image evaluation area A1 is improved, and specifies the focus position. Similarly, in-focus positions for the image evaluation areas B1 to D1 are obtained. When the focus position of each image evaluation area is obtained, the inclination of the image plane is specified by the image plane detection unit 6c.
[0020]
After specifying the inclination of the image plane, the outermost lens 2a is removed. Also, a lens suitable for correcting the inclination of the specified image plane is selected from several types of image plane correction lenses prepared in advance according to the assumed image plane inclination pattern. The selected image plane correction lens 8 is attached to the front row of the camera lens 2. After the attachment is completed, the focus control of the image evaluation areas A1 to D1 is performed again by the focus control unit 6b. Here, when there is variation in the focus position in each area, fine adjustment is performed by rotating the image plane correction lens 8 around the optical axis. Since the image plane correction lens 8 is at a position exposed from the camera unit 1, fine adjustment can be easily performed. When this is finished, the camera unit 1 is incorporated into a digital still camera.
[0021]
In the present invention, the image plane is corrected by exchanging a part of the camera lens with an image plane correction lens. However, the present invention is not limited to this, and the optical element for correcting the image plane is used alone. You may make it attach to the object side. The optical element is not limited to a lens, and may be a wedge-shaped prism. Further, when other aberrations such as spherical aberration are deteriorated by the optical element for correcting the image surface, an aspherical surface may be formed on the optical element to correct these aberrations. Further, the present invention is not limited to a digital still camera, but can be applied to an electronic camera using an image sensor such as a video camera.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the camera lens adjustment method of the present invention, an optical element that cancels the tilt of the image plane is attached to the object side of the camera lens even after the imaging element is positioned with respect to the camera lens. Therefore, it does not take time to disassemble a camera lens once assembled for eccentricity adjustment, and the time for lens adjustment can be shortened. Further, it is not necessary to provide a mechanism for adjusting and driving the lens in the lens barrel, and the size of the lens barrel can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a state during lens adjustment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an image evaluation area.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a measurement result of an in-focus position for each image evaluation area.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an image plane correction lens.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the image plane correction lens corrects the tilt of the image plane.
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for image plane correction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera unit 2 Camera lens 2a Outermost lens 3 CCD image pick-up element 6 Image surface inspection apparatus 8 Image surface correction lens 9 Preliminary lens 10 Eccentric lens
