JP2007034165A - 一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面の取付位置の測定方法とそのための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一眼レフデジタルカメラの撮像素子が設けられているピクセル面と、ファインダーに撮影しようとする画像を提示するマット面は、当該カメラの対物レンズの焦点に、共役点として設けられているかどうかを、同一の測定装置により同じ測定工程において測定し、２つの取付位置の精度と誤差を瞬時に判断できる測定方法並びに測定装置を提供すること。
【解決手段】 一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面Peとマット面Mpを対象面Oj1，Oj2とし基準点からチャートパターン像を出射して前記２つの対象面Oj1，Oj2に設定した測定点に対物レンズ４を通して結像させるとき、前記対物レンズ４を前後動させて前記測定点からの反射像を前記基準点の共役点において光−電気的に検出し、前記反射像のコントラストが最も強いときの検出値に基づいて前記ピクセル面Peとマット面Mpの実際の取付位置と基準取付位置の差を測定すること。
【選択図】図 １

Description

本発明は、デジタル一眼レフカメラのように撮像素子を備えて形成されているピクセル面と、該ピクセル面と共役な位置に形成されたファインダー光路上のマット面との実際の取付位置を測定してピクセル面とマット面の取付位置に誤差があるか否かを判別することができる測定方法と、そのための装置に関する。

一眼レフデジタルカメラの撮像素子が設けられているピクセル面と、ファインダー光路上にあって撮影しようとする画像を撮影者の眼に提示するマット面は、当該カメラの対物レンズの焦点に、共役点として設けられていなければならない。しかし、ピクセル面もマット面もカメラボディという構造物の中に、人為的に組付けて取付けられたものであるため、製作図面上の精度がいくら高くても、ピクセル面やマット面自体の製作誤差や取付誤差が生じることは避けることができない。しかし、誤差の発生はやむを得ないとしても、その範囲は許容される範囲内のものでなければならない。

従来、上記の問題に関し、ピクセル面とマット面の位置精度、或は、両者の位置誤差を同じ測定手段によって同時的に測定することは不可能とされ、夫々の取付精度を個別の手段によって夫々に測定しピクセル面の取付位置とマット面の取付位置を測定した結果に基づいて両者の取付位置の誤差を求めているのが現状である。

しかし、上記のようにピクセル面とマット面とを個別に測定する形態であると、測定に手間がかかるのみならず、個別の測定における測定原点が一つでないため、それに起因する誤差が新たに生じる余地があって、結局、ピクセル面とマット面についての根本的に高い精度での位置測定はきわめて実現困難であるという問題がある。

本発明の発明者は、先に、一眼レフデジタルカメラのＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が設けられたピクセルの取付位置の精度も測定できるピクセル面の平面度の測定方法並びに同装置を特許文献１として提案しているが、この発明の測定方法ではマット面の取付位置の測定はできない。
特願２００４−２６１６５５号

そこで本発明では、一眼レフデジタルカメラの撮像素子が設けられているピクセル面と、ファインダーに撮影しようとする画像を提示するマット面は、当該カメラの対物レンズの焦点に、共役点として設けられているかどうかを、同一の測定装置により同じ測定工程において測定し、２つの取付位置の精度と誤差を瞬時に判断できる測定方法並びに測定装置を提供することを、その課題とする。

上記課題を解決することを目的としてなされた本発明によるピクセル面とマット面の取付位置の測定方法の構成は、一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面を対象面とし基準点からチャートパターン像を出射して前記２つの対象面に設定した測定点に対物レンズを通して結像させるとき、前記対物レンズを前後動させて前記測定点からの反射像を前記基準点の共役点において光−電気的に検出し、前記反射像のコントラストが最も強いときの検出値に基づいて前記ピクセル面とマット面の実際の取付位置と基準取付位置の差を測定することを特徴とするものである。

上記の測定法において、ピクセル面にチャートパターン像を結像させるときは、当該カメラのシャッタミラーを上げた位置におき、マット面に結像させるときはシャッタミラーを下げた定位置におく。シャッタミラーの位置は、当該ミラーの反射面に対し受発光タイプなどのセンサーを配設し、そのセンサーに前記ミラーからの反射光が提示されているか否かを判別することにより行う。即ち、シャッタミラーからの反射光がセンサーに提示されるときは、そのミラーが下がった定位置にあり、ミラーからの反射光がセンサーに提示されないときは、そのミラーが上がった位置にあることを意味するので、シャッタミラーが上がっているとき検出される結像データはピクセル面での結像に基づくデータであり、前記ミラーが下がっているとき検出される結像データはマット面での結像に基づくデータであると判断する。

また、上記測定方法を実施するための装置の構成は、コリメータレンズと、該レンズの焦点に置いた背後に光源を備えるチャートパターンと、前記コリメータレンズの平行光出射側に配設した対物レンズであって測定のためにセットされる一眼レフデジタルカメラのピクセル面とマット面に前記パターン像を結像させる対物レンズと、セットされた前記カメラのシャッタミラーの上，下の位置を検出するミラー位置センサーと、前記ピクセル面とマット面から反射される反射像の光路を前記コリメータレンズを通った焦点側において偏向させ、かつ、その偏向光路上における前記コリメータレンズの共役点に配置した光−電気検出器とを備えると共に、セットされた前記カメラのシャッタミラーを上，下させたとき前記ピクセル面とマット面のそれぞれの反射像から光−電気変換されて得られる位置データの電気信号を処理する位置データ処理手段を設けたことを特徴とするものである。

一眼レフデジタルカメラにおいて撮像素子により形成されたピクセル面とファインダー用の像が結ばれるマット面の位置を同一の測定手段を用い同じ測定工程の中で測定することができるので、一眼レフデジタルカメラのピクセル面の取付位置とその誤差、並びに、従来技術では測定できなかったマット面の取付位置とその誤差の測定を、単一の測定手段により同じ測定工程の中で実行することができる。

次に本発明測定方法の実施形態の一例を、本発明測定装置の光学的構成例を模式的に示した図１を参照して説明する。

図１において、１はコリメータレンズ、２は、該レンズ１の焦点に配置したチャートパターン、３は前記パターン２の背後に配された光源であり、図の例では、光源３から出射される光がチャートパターン２の像（以下、パターン像２ともいう）として前記コリメータレンズ１に入射し、平行な光軸に変換されて後述する対物レンズ４に向けて出射される。

コリメータレンズ１の出射光軸側に配した対物レンズ４は、例えば、0.1μmの刻みでコリメータレンズ１の光軸に沿って移動可能なレンズサポート５に支持させて配置されている。６は前記対物レンズ４の焦点位置であり、この焦点位置６が位置精度を測定すべき一眼レフデジタルカメラにおけるＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子によるピクセル面Peの基準取付位置であり、この面のほぼ中央に測定対象面における測定点が設定される。以下、この基準取付位置（焦点位置６）に取付けられたピクセル面Peを第一の測定対象面Oj1とする。第一の対象面Oj1を備えた一眼レフデジタルカメラのボディＣＢのセット部７が対物レンズ４の前面側に形成されている。

セット部７にセットされたボディＣＢは、第一対象面Oj1がピクセル面Peとして取付けられていると共に、跳ね上げ式のシャッタミラーSmを有し、ファインダFiのペンタプリズムPmを通る光路上であって、前記ミラーSmを経由した対物レンズ４の焦点、つまりピクセル面Peとの共役点にファインダ用の像を結ばせるピントマット面Mpが第二の測定対象面Oj2として取付けられている。なお、前記ボディCBにおいて、Fpはピクセル面Pe（対象面Oj1）の手前に配した光学フィルタ、Lmは交換レンズマウント用の鏡筒部である。なお、第一対象面Oj1における測定点の位置は、原則としてピクセル面Peの中央であるが、これに限られるものではなく、任意に設定、或は、変更することができる。

上記対物レンズ４は、上述したようにレンズサポート５に支持させて設けられているが、このサポート５はリニアエンコーダ等の測長手段を具備した精密移動台８に搭載されていることにより、この対物レンズ４がコリメータレンズ１の平行光軸と平行に前後移動可能に設けられている。移動台８の移動単位は、一例として0.1μm〜１μm程度が考えられる。

９は前記レンズサポート５における対物レンズ４の上方に、前記ボディＣＢ内のシャッタミラーSmに向けて配設したミラー検出センサで、ここでは一例として受発光タイプのセンサを用い、ミラーSmが図の実線位置にあると、自からの発した光のミラーSmによる反射光を受けて電気信号を出力し、ミラーSmが跳ね上って図の仮想線の位置にあるときはセンサ９からの光が反射されないため電気信号の出力はないので、このセンサ９からの信号の有無により、シャッタミラーSmの位置が上か下かを判別できるようにしている。

10は、前記コリメータレンズ１における焦点側（光源側）の発散光軸上に配置したビームスプリッタで、前記対物レンズ４を通って反射して来る２つの対象面Oj1とOj2に結像した前記パターン像２の反射像の光軸を90度偏向させるためのものである。

11は、前記スプリッタ10の反射光軸上であって、前記コリメータレンズ１の焦点との共役点に配設した光−電気変換素子（以下、光−電センサという）であり、以上に述べたコリメータレンズ１から光−電センサ11までの構成により、本発明測定装置の光学的構成の一例を形成する。

いま、取付位置とその精度（誤差）を測定すべき２つの対象面Oj1とOj2が誤差なく設けられたものであると仮定すると、対物レンズ４の直進光軸上の焦点位置６に受光面が誤差なく取付けられたピクセル面Pe（第一対象面Oj1）と、シャッタミラーSmを通して対物レンズ４の焦点位置に誤差なく取付けられた第二対象面Oj2（マット面Mp）によるそれぞれのパターン像２の反射像は最もコントラストが高いので、この反射像を受光する各光−電センサ11の出力値は、同一のピーク値を示し、このとき対物レンズ４をレンズサポート５によって前後微動させると出力値はピーク値より小さくなる。

ここで、前記対象面Oj1とOj2のいずれか、或は、双方の取付位置が対物レンズ４の焦点位置６と一致していない取付誤差があると、その面Oj1又は／及びOj2の面に結像するパターン像２の結像はいわゆる「ピンボケ」状態であるから、その反射像を受光する光−電センサ11の出力は、ピントが合った像（誤差のない面Oj1又はOj2の反射像）を受光した光−電センサ11のピーク値出力よりも小さくなる。

そこで、本発明による２つの対象面Oj1とOj2の取付位置の測定では、それぞれの測定点に対応する光−電センサ11の出力がピーク値になるように、各対象面Oj1とOj2ごとに移動台８のレンズサポート５を微細に前後動させて対物レンズ４を前後に微動させ、光−電センサ11の夫々の面に関する出力がピーク値を示すときの対物レンズ４の移動量を検出する。この移動量が、対象面Oj1とOj2の基準取付位置に対する取付誤差を示すので、この移動量を対象面Oj1とOj2のそれぞれについて検出する。

対象面Oj1とOj2の取付位置の測定においては、光−電センサ11に得られる２つの対象面Oj1とOj2上の反射像によるピーク出力値が、基準取付位置（焦点位置６）に対して対物レンズ４をどのくらいの距離を移動させて得られたかを、当該移動距離で検出し、この検出距離を予め設定されている許容値と比較演算処理することにより、対象面Oj1とOj2が許容される取付誤差内で取付けられているかどうかが判別できる。また、２つの対象面Oj1とOj2の夫々の取付位置、或は、取付誤差同士を比較演算処理し、２つの対象面Oj1とOj2の取付誤差が許容値内にあるか否かを判別して、前記２つの対象面Oj1とOj2のそれぞれが所定の取付位置の精度内にあるか否か、或は、２つの対象面Oj1とOj2同士の位置誤差が許容値内にあるか否かを判別するのである。この結果、上記測定方法では、シャッタミラーSmを上げた状態での第一対象面Oj1による結像のデータと、このミラーSmを下げた状態での第二対象面Oj2による結像によるデータを、一回の測定工程の中で同一の測定手段によって得ることができることになる。

次に、上記の測定装置におけるデータの取扱いやデータ処理の例について、図２のブロック図により説明する。対物レンズ４をレンズサポート５に載せて微細な単位で前後動可能な移動台８は、その移動データが、移動台８が具備したリニアエンコーダ8aから距離のパルス信号でカウンタ8bに検出される。

一方、光−電センサ11に関しては、対物レンズ４の焦点位置６に誤差なくピクセル面Pe（第一対象面Oj1）が配置され、また、シャッタミラーSmを経由した焦点位置にはマット面Mp（第二対象面Oj2）が誤差なく配置されているとき、前記ミラーSmを上げて第一の対象面Oj1に結像するチャートパターン像２の反射像の最も強いコントラストを光−電センサ11が受光したときのOj1の位置をこの測定点（Oj1）における基準値として、演算処理部12に格納しておく。次いで、前記ミラーSmを下げて第二の対象面Oj2に結像する反射像の最も強いコントラストを光−電センサ11が受光したときのOj2の位置をこの測定点Oj2における基準値として、演算処理部12に格納しておく。

次に、セット部７に測定すべき２つの対象面Oj1とOj2を備えたカメラボディＣＢをセットし、２つの対象面Oj1とOj2に対し、シャッタミラーSmを上げた状態と下げた状態において、それぞれにチャートパターン像２を結像させ、この状態で対物レンズ４を前後に微動させその間での反射像のコントラストを光−電センサ11により逐次に検出させ、このようにして対物レンズ４を前後に微動させているときセンサ11に得られる２つの対象面Oj1とOj2に関する夫々の出力がピーク値を示すときの対物レンズ４の位置が上記の基準値における対物レンズ４の位置とどれ位の差であるかを演算処理部11において演算処理する。

このようにして、実際のカメラボディＣＢにおける２つの対象面Oj1とOj2の測定点での結像による光−電センサ11の出力値を対物レンズ４を前後に微動させる間に逐次検出し、そこで得られるピーク値における対物レンズ４の位置によって、上記２つの対象面Oj1とOj2の各測定点（面）が、誤差のない理想的取付けがなされたと仮定する基準取付位置（焦点位置６）に対してどの程度の大きさの誤差で取付けられているかを検出することができる。図２おいて、13aは移動台８の移動駆動源（モータＭ）に対する指令値のＤ／Ａ変換器、13bはアンプである。また、14aは光−電センサ11の検出値を増巾するアンプ、14bはＡ／Ｄ変換器である。

本発明は以上の通りであって、一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面を対象面とし基準点からチャートパターン像を出射して前記２つの対象面に設定した測定点に対物レンズを通して結像させるとき、前記対物レンズを前後動させて前記測定点からの反射像を前記基準点の共役点において光−電気的に検出し、前記反射像のコントラストが最も強いときの検出値に基づいて前記ピクセル面とマット面の実際の取付位置と基準取付位置の差を測定することができるので、一眼レフデジタルカメラのピクセル面とマット面の取付位置と取付誤差の測定とを一台の測定装置によって一つの測定工程の中で著しく合理的、かつ、省力的に行うことができる。

また、本発明では一眼レフデジタルカメラのボディを測定装置に一度マウントすればピクセル面の取付位置とマット面の取付位置を、この測定装置によって測定できるから、測定部位が異なることにより個別の測定手段に対して機械的着脱操作を繰返さなければならなかったことに拠る測定誤差が生じないのみならず、２つの測定対象について同時に測定精度の向上を図ることができる。

本発明装置の光学的構成の第一例を示した模式図。 本発明装置における信号処理系の一例のブロック図。

符号の説明

１ コリメータレンズ
２ チャートパターン
３ 光源
４ 対物レンズ
５ 対物レンズサポート
６ 焦点位置
７ カメラボディセット部
Sm シャッタミラー
８ 移動台
９ ミラー検出センサ
10 ビームスプリッタ
11 光−電センサ

Claims (6)

1. 一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面を対象面とし基準点からチャートパターン像を出射して前記２つの対象面に設定した測定点に対物レンズを通して結像させるとき、前記対物レンズを前後動させて前記測定点からの反射像を前記基準点の共役点において光−電気的に検出し、前記反射像のコントラストが最も強いときの検出値に基づいて前記ピクセル面とマット面の実際の取付位置を測定することを特徴とする一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面の取付位置の測定方法。
2. ピクセル面とマット面の実際の取付位置とそれらの基準取付位置の差に基づいてピクセル面とマット面の取付位置の精度を判別する請求項１の測定方法。
3. 請求項１又は２の測定方法において、ピクセル面にチャートパターン像を結像させるときは、当該カメラのシャッタミラーを上げた位置におき、マット面に結像させるときはシャッタミラーを下げた定位置におく一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面の取付位置の測定方法。
4. シャッタミラーの位置は、当該ミラーの反射面に対し受発光タイプなどのセンサーを配設し、そのセンサーに前記ミラーからの反射像が提示されるか否かによりシャッタミラーの位置を判別する請求項１〜３のいずれかの一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面の取付位置の測定方法。
5. シャッタミラーが上がっているとき検出される結像データはピクセル面での結像に基づくデータであり、前記ミラーが下がっているとき検出される結像データはマット面での結像に基づくデータである請求項４の一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面の取付位置の測定方法。
6. コリメータレンズと、該レンズの焦点に置いた背後に光源を備えるチャートパターンと、前記コリメータレンズの平行光出射側に配設した対物レンズであって測定のためにセットされる一眼レフデジタルカメラのピクセル面とマット面に前記パターン像を結像させる対物レンズと、セットされた前記カメラのシャッタミラーの上，下の位置を検出するミラー位置センサーと、前記ピクセル面とマット面から反射される反射像の光路を前記コリメータレンズを通った焦点側において偏向させ、かつ、その偏向光路上における前記コリメータレンズの共役点に配置した光−電気検出器とを備えると共に、セットされた前記カメラのシャッタミラーを上，下させたとき前記ピクセル面とマット面のそれぞれの反射像から光−電気変換されて得られる位置データの電気信号を処理する位置データ処理手段を設けたことを特徴とする一眼レフデジタルカメラにおけるピクセル面とマット面の取付位置の測定装置。
   

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