JP4017752B2

JP4017752B2 - 撮影レンズの組立時ピント調整方法

Info

Publication number: JP4017752B2
Application number: JP17991198A
Authority: JP
Inventors: 勝江口
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: JP2000009982A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、組立時に、撮影レンズのフォーカスレンズ群の初期位置と撮像面位置を決定する撮影レンズの組立時ピント調整方法に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
高級な撮影レンズでは、可動重量を減らしてＡＦに対応しやすくするために、複数のレンズ群のうちの一部を可動のフォーカスレンズ群としている。このような撮影レンズでは、組立時に、可動群と固定群の間に不可避の初期位置誤差が存在し、さらにレンズや枠部品等の製造誤差によりピント位置が変化する。それらをメカ的に高精度に位置出しすることは可能であるが、鏡筒の大型化、コストアップに繋がる。
【０００３】
デジタルカメラ用の撮影レンズは、銀塩写真カメラの撮影レンズに比べて、画面サイズ（撮像素子サイズ）が小さいため焦点距離が短い。このため、従来の低級機では、パンフォーカスや全体繰り出し方式が採用されてきた。しかし最近の小型化と高精細化の進展によってＣＣＤ撮像素子の画素が微細化された結果、デジタルカメラの撮影レンズもまた、大口径、高解像度のものが必要とされ、加えて高精度なＡＦ機能が要求されている。このため、同様の問題がクローズアップされている。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、レンズ系の一部でフォーカシングする撮影レンズにおいて、組立時のフォーカスレンズ群の初期位置と撮像面位置とを、簡単にかつ高精度に定めることができる撮影レンズの組立時ピント調整方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、複数のレンズ群からなる撮影レンズ系の一部のレンズ群を可動のフォーカスレンズ群とし、組立時に、このフォーカスレンズ群の初期位置と、撮影レンズ系の撮像面位置とを定める組立時ピント調整方法において、フォーカスレンズ群が撮像面の画面中心近傍に合焦するときと周辺に合焦するときとの該フォーカスレンズ群の移動量Δｘ ₁を検出するステップと；フォーカスレンズ群を基準位置から単位移動量移動させたときの中心部と周辺部のピント移動量をそれぞれΔｆＢとΔＤＭとしたとき、ｔ＝｛ΔＤＭ・ΔｆＢ／（ΔＤＭ - ΔｆＢ）｝Δｘ ₁ を演算し、撮像面位置を、該ｔだけ移動させるステップと；
Δｘ ₂ ＝｛ΔｆＢ／（ΔＤＭ - ΔｆＢ）｝Δｘ ₁ を演算し、フォーカスレンズ群をΔｘ ₁ ＋Δｘ ₂ だけ移動させるステップと；を有することを特徴としている。
【０００６】
本発明方法は、撮像面に、撮影情報を電気信号に変換する撮像素子を配置するデジタルカメラ用の撮影レンズに用いて好適である。そして、撮像素子の組立時位置は、少なくとも、取付基準面と撮像素子との間に挿入するスペーサの厚さによって調整することができる。
【０００７】
本発明方法は、次の条件式（１）を満足する撮影レンズ系に適用することが好ましい
（１）０．２＜ΔＤＭ−ΔｆＢ＜０．５
但し、
ΔｆＢ：フォーカスレンズ群を基準位置から単位移動量移動させたときの中心部のピント移動量、
ΔＤＭ：フォーカスレンズ群を基準位置から単位移動量移動させたときの周辺部のピント移動量、
である。
【０００８】
条件式（１）の下限を越えると、像面湾曲の変化感度が小さくなるため、調整時のフォーカスレンズ群の移動量が大きくなり過ぎる。上限を越えると、像面湾曲の変化感度が大きくなり、フォーカスレンズ群の位置による像面湾曲変化感度の違いが大きくなるため、調整の精度が悪くなる。また、作業性も悪くなる。
【０００９】
フォーカスレンズ群が撮像面の画面中心近傍に合焦するときと周辺に合焦するときとの合焦検出は、撮像素子によって行うことができる。この合焦検出は、矩形の撮像素子の長辺方向の中心部と周辺部で行うことにより、撮像素子からの信号処理が容易になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による撮影レンズの組立時ピント調整方法を実現するための装置構成の一例を示している。この実施形態は、デジタルカメラに適用したものであり、撮影レンズ系としては、物体側から順に、負のパワーの前群レンズ１１と、正のパワーの後群レンズ１２とを有し、前群レンズ１１を固定し、後群レンズ１２を可動のフォーカスレンズ群とした最も簡単な２群レンズ系を想定している。フォーカスレンズ群１２は、直進ガイド１３及び送りねじ機構１４により光軸方向に進退可能であり、駆動モータ１５、パルサー１６及び制御回路１７により、その光軸方向位置の制御及び検出ができる。撮像面には、デジタルカメラの撮像素子２０が位置しており、組立時には、この撮像素子２０がコントラスト検出器２１に接続される。撮像素子２０の前方には、フィルタ類１９が配置されている。
【００１１】
コントラスト検出器２１は、チャート２２の像のコントラストを検出し、最大コントラストのときにピントが合っている（合焦状態）であると判断する。この合焦判断は、撮像素子２０の画面の任意位置で行うことができる。
【００１２】
撮像素子２０は、正面矩形であり、チャート２２も図３に示すように対応させて矩形である。チャート２２には、画面の横方向の左右にそれぞれ周辺部コントラストチャート２２Ｐが描かれ、画面の中心部に中心部コントラストチャート２２Ｃが描かれている。
【００１３】
以上の装置構成において、本実施例は、組立状態でのフォーカスレンズ群１２の正しい初期位置の検出、及び撮像素子２０の正しい位置の決定を行うために、次の各ステップを実行する。フォーカスレンズ群１２と撮像素子２０は、設計通りの位置にはなく、当然、メリジオナル像面の像面湾曲とピント位置は、設計値からずれているとする。図２は、本発明方法の原理を示している。
【００１４】
第１ステップ；
フォーカスレンズ群１２と撮像素子２０を初期位置に設定し、駆動モータ１５、送りねじ機構１４によりフォーカスレンズ群１２を移動させて、チャート２２の中心部コントラストチャート２２Ｃを撮像素子２０の中心部（の画素）に合焦させる。合焦か否かは、コントラスト検出器２１によって検出される中心部コントラストチャート２２Ｃのコントラストが最大になる位置で判定する。このときのフォーカスレンズ群１２の位置を基準位置とし、パルサー１６及び制御回路１７内のメモリにより、この基準位置を記憶する。
【００１５】
第２ステップ；
次に、駆動モータ１５、送りねじ機構１４によりフォーカスレンズ群１２を移動させて、チャート２２の周辺部コントラストチャート２２Ｐを撮像素子２０の周辺部（の画素）に合焦させる。このときのフォーカスレンズ群１２の基準位置からの移動量をΔｘ₁とし、パルサー１６及び制御回路１７により、この移動量を検出する。このΔｘ₁には、中心部と周辺部のピント誤差、つまり像面湾曲の変化感度の情報が含まれている。
【００１６】
合焦検出を、図３のように、矩形の撮像素子２０の長辺方向の中心部と周辺部で行うと、撮像素子２０の走査線方向の１ラインの出力だけで、合焦判定を行うことができるという利点がある。図３の右方は、合焦時のコントラスト検出器２１の出力波形の例を示している。
【００１７】
第３ステップ；
以上のステップとは別に、前群レンズ１１とフォーカスレンズ群１２の設計データから、中心部のピント感度ΔｆＢ（フォーカスレンズ群１２を基準位置から単位移動量移動させたときの中心部のピント移動量）と、周辺部のピント感度ΔＤＭ（フォーカスレンズ群１２を基準位置から単位移動量移動させたときの周辺部のピント移動量）を求める。そして、フォーカスレンズ群１２をΔｘ₂だけさらに移動させたときに像面湾曲がゼロになると仮定すると、次式が成り立つ。
ΔｆＢ・Δｘ₁＋ΔｆＢ・Δｘ₂＝ΔＤＭ・Δｘ₂ Ａ
Δｘ₂＝｛ΔｆＢ／（ΔＤＭーΔｆＢ）｝Δｘ₁ Ｂ
【００１８】
Ａ式の左辺または右辺は、撮像素子２０を初期位置から後方へ移動させる量ｔを示しており、ｔ＝｛ΔＤＭ・ΔｆＢ／（ΔＤＭ-ΔｆＢ）｝Δｘ1 Ｃで与えられる。よって、撮像素子２０の取付基準面２０Ｒ（図４）と撮像素子２０との間に、厚さｔのスペーサを介在させれば、設計通りの性能が得られることになる。ΔｆＢ、ΔＤＭ、及びΔｘ1は、以上の測定及び設計情報により得られるから、撮像素子２０の組立時位置を正確に決定することができる。フォーカスレンズ群１２の調整後の位置、つまり初期位置は、Δｘ₁＋Δｘ₂を加えた位置とし、制御回路１７内のメモリに記憶する。
【００１９】
スペーサの厚さは、計算値通りとすることが理想であるが、撮影レンズ系には被写界深度があり、像面湾曲にも許容値があるから、予め用意した厚さのスペーサを適宜選択使用し、あるいは重ねて使用することができる。図４、図５は、取付基準面２０Ｒと撮像素子２０との間へのスペーサ２５の挿入例を示している。また、図６は、スペーサ厚と、残存像面湾曲の関係を示している。
【００２０】
以上は最も簡単な２群レンズ系の組立時ピント調整方法に本発明を適用したものであるが、本発明は、複数のレンズ群の一部をフォーカスレンズ群とする撮影レンズすべてに適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、レンズ系の一部でフォーカシングする撮影レンズにおいて、組立時のフォーカスレンズ群の初期位置と撮像面位置とを、簡単にかつ高精度に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮影レンズの組立時ピント調整方法を実現するための一実施形態を示す図である。
【図２】本発明による撮影レンズの組立時ピント調整方法の原理を示す図である。
【図３】本発明方法に適用するコントラストチャートの一例を示す正面図である。
【図４】撮像素子位置を調整するスペーサの挿入状態を示す図である。
【図５】同スペーサの別の挿入状態を示す図である。
【図６】スペーサ厚と残存像面湾曲の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１１前群レンズ
１２フォーカスレンズ群
２０撮像素子
２０Ｒ取付基準面
２１コントラスト検出器
２２チャート
２５スペーサ

Claims

複数のレンズ群からなる撮影レンズ系の一部のレンズ群を可動のフォーカスレンズ群とし、組立時に、このフォーカスレンズ群の初期位置と、撮影レンズ系の撮像面位置とを定める組立時ピント調整方法において、
上記フォーカスレンズ群が撮像面の画面中心近傍に合焦するときと周辺に合焦するときとの該フォーカスレンズ群の移動量Δｘ ₁を検出するステップと；
フォーカスレンズ群を基準位置から単位移動量移動させたときの中心部と周辺部のピント移動量をそれぞれΔｆＢとΔＤＭとしたとき、ｔ＝｛ΔＤＭ・ΔｆＢ／（ΔＤＭ - ΔｆＢ）｝Δｘ ₁ を演算し、撮像面位置を、該ｔだけ移動させるステップと；
Δｘ ₂ ＝｛ΔｆＢ／（ΔＤＭ - ΔｆＢ）｝Δｘ ₁ を演算し、フォーカスレンズ群をΔｘ ₁ ＋Δｘ ₂ だけ移動させるステップと；
を有することを特徴とする撮影レンズの組立時ピント調整方法。
請求項１記載の組立時ピント調整方法において、撮像面は、撮影情報を電気信号に変換する撮像素子である撮影レンズの組立時ピント調整方法。
請求項２記載の組立時ピント調整方法において、撮像素子の組立時位置は、取付基準面と撮像素子との間に挿入するスペーサの厚さによって調整される撮影レンズの組立時ピント調整方法。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の組立時ピント調整方法において、次の条件式（１）を満足する撮影レンズの組立時ピント調整方法。
（１）０．２＜ΔＤＭ−ΔｆＢ＜０．５
請求項２ないし４のいずれか１項記載の組立時ピント調整方法において、フォーカスレンズ群が撮像面の画面中心近傍に合焦するときと周辺に合焦するときとの合焦検出は、撮像素子によって行われる撮影レンズの組立時ピント調整方法。
請求項５記載の組立時ピント調整方法において、合焦検出は、矩形の撮像素子の長辺方向の中心部と周辺部で行う撮影レンズの組立時ピント調整方法。