JP4860378B2

JP4860378B2 - レンズの偏芯調整方法及び装置

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Publication number: JP4860378B2
Application number: JP2006186962A
Authority: JP
Inventors: 伸生松田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP2008014827A

Description

本発明は、カメラや他の光学機器などのレンズの組み立て時に用いられるレンズの偏芯調整方法及び装置に関するものである。

ズームレンズは例えば、前群レンズ、ズームレンズ本体、後群レンズ、フォーカスレンズなどからなり、鏡胴に取り付けられている。このうち、ズームレンズ本体、後群レンズ、フォーカスレンズは鏡胴に組み付けることにより、ほぼ光軸が一致する。また、前群レンズは、バネ状リングなどによって、光軸に直交する面内で鏡胴に移動可能に取り付けられており、レンズの偏芯調整を行った後にレンズ鏡胴に接着剤などにより固定して仮付けし、その後必要により本付けを行っている。

前記レンズの偏芯調整は、解像度チャートをズームレンズによりＣＣＤカメラで撮影し、この撮影されたチャート画像を作業者が観察しながら、前群レンズを光軸に直交する面内で移動させる。そして、チャート画像が解像される位置で前群レンズを鏡胴に固定する。

しかし、このような方法では、作業者の目視観察によりレンズの移動調整を行うものであり、解像の判断に熟練を必要とし、しかも量産適合性が無く、調整結果に個人差があり信頼性に乏しいなどの問題がある。

これに対して、特許文献１では、固定レンズ系の光路に被調整レンズ系を保持し、光路に２方向の直線パターンを有するチャートを配置し、被調整レンズ系と固定レンズ系を経て２方向の直線パターンをセンサに投影し、投影された二つの直線チャート像の照度分布を前記２方向にそれぞれ検出し、最強照度点を中心とするコマフレア量を算出し、算出されたコマフレア量から得られた偏芯補正量に基づいて被調整レンズ系を移動調節して、レンズ系の光軸を調整している。これにより、光軸調整を自動的に高速に行うことができる。

また、特許文献２では、ズームレンズの固定群の傾きを調整することによって、テレ端付近及びワイド端付近における片ボケ（画像周辺部に発生する部分的なフォーカスのズレ現象）を解消することを目的とする。そして、結像面内の４か所以上の測定点における結像状態を測定し、各測定点についてそれぞれ結像状態が最良となるデフォーカス座標を特定し、各測定点についての結像状態が最良となるデフォーカス座標のうちの３点によって決定される４つ以上の平面を規定し、固定群１，３の光軸に対する傾きを調節することにより４つ以上の平面を一致させる場合における固定群１，３の傾き量を算出し、算出された固定群１，３の傾き量を目標点として、固定群１，３の傾きを調整する。
特開２０００−１２１９０１号公報特開２００３−４３３２８号公報

しかしながら、特許文献１の場合には、中心付近のチャートに基づき偏芯調整を実施するため、周辺部の片ボケに対する調整精度が低いという問題がある。また、特許文献２の場合には、調整個所が２か所となり、且つ複雑な演算が要求されるため、測定点が増えると計算量が飛躍的に増加し、迅速な演算が困難になるという問題がある。このため測定点を増やすことができないため、調整精度を上げることができないという問題がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡単に且つ高精度にレンズの偏芯を調整することができるレンズの偏芯調整方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、光軸に直交するレンズ取付面上で二次元方向に被調整レンズを移動して、前記光軸に対する被調整レンズの偏芯を調整するレンズの偏芯調整方法において、前記被調整レンズを保持し、この被調整レンズを前記レンズ取付面上で初期位置へ移動させる第１移動工程と、初期位置移動後に前記被調整レンズと撮像素子とを用いて、焦点位置を変えながら合焦調整チャートを撮影し、この撮影画面を上下及び左右に複数に分割し、各分割エリアにおける合焦位置をそれぞれ求める合焦位置測定工程と、前記撮影画面の各分割エリアにおける合焦位置を揃えるように、前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分、及び撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分に基づき、前記光軸に対する前記被調整レンズの偏芯移動量を算出する偏芯移動量算出工程と、前記算出した偏芯移動量に基づき前記初期位置から前記被調整レンズを移動させる第２移動工程とを有する。

なお、前記偏芯移動量算出工程は、前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の左右方向での偏芯移動量を算出し、前記撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の上下方向での偏芯移動量を算出することが好ましい。また、前記分割エリアを、隣接する複数の小分割エリアの集合から構成し、この集合した前記小分割エリアの合焦位置の平均値を、各分割エリアにおける合焦位置とすることが好ましい。

また、前記算出した偏芯移動量に基づき前記第２移動工程により前記初期位置から前記被調整レンズを移動させた後に、再度、前記合焦位置測定工程及び偏芯移動量算出工程を行い、求めた偏芯移動量が所定値内のときに前記被調整レンズの偏芯調整が終了したことを報知する報知工程を有することが好ましい。

また、前記算出した偏芯移動量に基づき前記第２移動工程により前記初期位置から前記被調整レンズを移動させた後に、再度、前記合焦位置測定工程及び偏芯移動量算出工程を行い、求めた偏芯移動量が所定値を超えたときに、アラームを発する報知工程を有することが好ましい。

なお、固定レンズ系と、この固定レンズ系が組み付けられる鏡胴と、前記固定レンズ系の光軸に対して垂直に２次元方向に移動自在に前記被調整レンズが保持されるレンズ取付面とを備える撮影レンズに対し、前記被調整レンズの偏芯調整を行うことが好ましい。また、前記撮影レンズはズームレンズであり、このズームレンズのテレ端及びワイド端のそれぞれにおいて、前記合焦位置測定工程と、偏芯移動量算出工程とを行い、テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを求め、前記テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを重み付けして総合偏芯移動量を求める総合偏芯移動量算出工程を有することが好ましい。

また、本発明は、光軸に直交するレンズ取付面上で二次元方向に被調整レンズを移動して、前記光軸に対する被調整レンズの偏芯を調整するレンズの偏芯調整装置であって、前記被調整レンズを保持し、この被調整レンズを前記レンズ取付面上で初期位置及び任意位置へ移動させる被調整レンズ移動部と、前記被調整レンズ移動部により前記被調整レンズを前記初期位置へ移動させた後に、前記被調整レンズと撮像素子とを用いて、焦点位置を変えながら合焦調整チャートを撮影する撮影部と、前記撮影部による前記合焦調整チャートの撮影画面を上下及び左右に複数に分割し、各分割エリアにおける合焦位置をそれぞれ求める合焦位置測定部と、前記撮影画面の各分割エリアにおける合焦位置を揃えるように、前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分、及び撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分に基づき、前記光軸に対する前記被調整レンズの偏芯移動量を算出する偏芯移動量算出部と、前記算出した偏芯移動量に基づき、前記被調整レンズ移動部を制御して前記被調整レンズを前記初期位置から移動させる制御部とを有する。

本発明によれば、被調整レンズを保持し、この被調整レンズをレンズ取付面上で初期位置へ移動させ、初期位置移動後に前記被調整レンズと撮像素子とを用いて、焦点位置を変えながら合焦調整チャートを撮影し、この撮影画面を上下及び左右に複数に分割し、各分割エリアにおける合焦位置をそれぞれ求め、撮影画面の各分割エリアにおける合焦位置を揃えるように、光軸に対する被調整レンズの偏芯移動量を算出し、この偏芯移動量に基づき初期位置から被調整レンズを移動させることにより、簡単に且つ容易にレンズの偏芯調整を行うことができる。これに対して、手動調整では、調整の習熟にある程度の期間が必要であり、生産初期の段階での生産性は低く品質も安定しないが、本発明によれば、生産初期の段階からバランスの取れた偏芯調整が可能となり、生産性が向上する。

前記偏芯移動量の算出は、撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分、及び撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分に基づき、光軸に対する被調整レンズの偏芯移動量を算出することにより、合焦位置を分割エリア毎に求める場合でも、簡略な計算で対応が可能となり、迅速且つ容易に偏芯移動量を求めることができる。

特に、撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の左右方向での偏芯移動量を算出し、前記撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の上下方向での偏芯移動量を算出することにより、演算負荷が少なくなり、より一層迅速且つ容易に偏芯移動量を求めることができる。

また、ズームレンズのテレ端及びワイド端のそれぞれにおいて、合焦位置測定工程と、偏芯移動量算出工程とを行い、テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを求め、これらテレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを重み付けして総合偏芯移動量を求めることにより、テレ端とワイド端それぞれに最適な偏芯位置に対して、初めから中間的な位置に偏芯調整することができる。また、前記鏡胴に前記撮像素子が固定された撮影レンズを用いることにより、撮像素子が取り付けられた状態で偏芯調整が行われるため、撮像素子のあおり調整が不要になる。

図１に示すように、本発明のレンズの偏芯調整装置１０は、レンズ保持台１１、カメラ駆動部１２、被調整レンズ移動部１３、コントローラ１４、操作パネル１５、及びアラーム１６を備えている。レンズ保持台１１には、マウント部１７が形成されており、このマウント部１７を介して、偏芯調整対象のレンズユニット１８がセットされる。また、レンズ保持台１１内には、カメラ駆動部１２、被調整レンズ移動部１３、コントローラ１４が配置されている。レンズユニット１８の前方には、合焦調整チャート１９がセットされている。合焦調整チャート１９は必要に応じて照明装置２０により略均一に照明されている。

レンズユニット１８は、ズームレンズ２１と、このズームレンズ２１に一体的に設けられるイメージエリアセンサ２２、ズーミング機構２３、ＡＦ機構２４、画像処理部２５を有するユニットコントローラ２６、バッテリ（図示省略）とを備えている。

図２に示すように、レンズユニット１８は、カメラボディ３０に着脱自在に取り付けられることにより、デジタルカメラ３１が構成される。カメラボディ３０には、操作パネル３２、レリーズボタン３３、撮影した画像や各種設定事項を表示する液晶パネル３４、ズーミングボタン３５、着脱自在な記録媒体に画像データを記録するデータ記録部、カメラコントローラ及びバッテリ等（図示せず）が設けられている。

図１に示すように、ズームレンズ２１は、鏡胴４０、撮影レンズを構成する第１〜第４レンズ群Ｇ１〜Ｇ４、第１〜第４レンズ群Ｇ１〜Ｇ４をそれぞれ保持する各レンズホルダ４１〜４４を備えている。第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３はレンズホルダ４１，４３を介して鏡胴４０に固定されている。なお、第１レンズ群Ｇ１の固定前に、本発明の偏芯調整方法が実施される。第１レンズ群Ｇ１の像面側には第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４が順に配置される。

第１レンズ群Ｇ１は前群レンズであり、第２レンズ群Ｇ２はズーミングレンズであり、第３レンズ群Ｇ３は後群レンズであり、第４レンズ群Ｇ４はフォーカスレンズである。第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４は、光軸方向に移動自在にレンズホルダ４２，４４によって保持される。レンズホルダ４２，４４は、ネジ棒からなるガイドロッド４６，４７と噛み合っている。ガイドロッド４６がＡＦ機構２４のステッピングモータにより回転されることで焦点調節され、ガイドロッド４７がズーミング機構２３のステッピングモータにより回転されることでズーミングが行われる。なお、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ４のいずれか又は全ては単レンズであってもよい。

第２〜第４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４は、鏡胴４０のレンズホルダ４２〜４４に組み付けられることで固定される。また、第１レンズ群Ｇ１はレンズホルダ４１で保持された後に、鏡胴４０のレンズ取付面４０ａに図示しないバネ部材により押し付けられるように付勢されており、レンズ取付面４０ａ上で二次元方向に移動可能になっている。そして、後に説明するように、本発明の偏芯調整方法により、偏芯調整された後に接着剤などでレンズホルダ４１がレンズ取付面４０ａに仮付けされ、この後に本付けされる。

第４レンズ群Ｇ４の像面側には、ＣＣＤからなるイメージエリアセンサ２２が配置されている。イメージエリアセンサ２２は、ズームレンズ２１によりセンサ面に結像された画像を光電変換して画像信号を得る。この画像信号は画像処理部２５で処理されて、デジタル化されたＲＡＷデータとされ、画像処理部２５内のＳＤＲＡＭに一時的に格納される。図２に示すように、レンズユニット１８にカメラボディ３０が接続されてデジタルカメラ３１として機能している場合には、前記ＳＤＲＡＭ内のＲＡＷデータは適宜タイミングで読み出され、カメラボディ３０側のコントローラによりで画像処理された後に、液晶パネル３４に表示される。また、レリーズボタン３３の操作によって、液晶パネル３４に表示されている被写体画像の画像データが記録媒体に記憶される。

図１に示すように、被調整レンズ移動部１３は、レンズ保持台１１にセットされたズームレンズ２１の第１レンズ群Ｇ１を保持し、この保持した第１レンズ群Ｇ１をズームレンズ２１の光軸Ｌに直交するレンズ取付面４０ａ上で二次元方向に移動させる。このため、レンズクランプ５０、Ｘ方向シフト部５１、Ｙ方向シフト部５２、Ｚ方向シフト部５３、及びベース部５４を備えている。レンズクランプ５０は、第１レンズ群Ｇ１のレンズホルダ４１を把持する把持位置と、開放する開放位置との間で変位する。

Ｘ方向シフト部５１は、レンズクランプ５０及びＹ方向シフト部５１を介して第１レンズ群Ｇ１を光軸（Ｚ軸方向）Ｌに直交し、且つ図１の紙面に直交する方向に移動する。Ｙ方向シフト部５２は、レンズクランプ５０を介して第１レンズ群Ｇ１を光軸Ｌに直交し且つＹ方向に移動する。また、Ｚ方向シフト部５３は、第１レンズ群Ｇ１を光軸Ｌ方向に移動する。そして、Ｘ方向シフト部５１及びＹ方向シフト部５２により、第１レンズ群Ｇ１をＸＹ平面上にあるレンズ取付面４０ａに沿って移動させることで、偏芯調整を行う。また、Ｚ方向シフト部５３は偏芯調整の際に、レンズ取付面４０ａから第１レンズ群Ｇ１を少し離すように第１レンズ群Ｇ1を移動する。

カメラ駆動部１２は、コントローラ１４からの制御信号に基づき、レンズユニット１８のユニットコントローラ２６を介し、ズーミング機構２３、ＡＦ機構２４、画像処理部２５を制御し、第１レンズ群Ｇ１の偏芯調整を行う。以下、図３のフローチャートを参照して、コントローラ１４及びカメラ駆動部１２による偏芯調整処理を説明する。この偏芯調整処理は、プログラムによってソフト的に行われ、コントローラ１４内には、合焦位置測定部６１、偏芯移動量算出部６２、及び判定部６３が形成される。

先ず、レンズ保持台１１に被調整対象のレンズユニット１８が取り付けられると、マウント部１７を介して、カメラ駆動部１２がレンズユニット１８の各部に接続される。次に、操作パネル１５の調整開始ボタンが押されると、被調整レンズ移動部１３は、第１レンズ群Ｇ１のレンズホルダ４１を把持した後に、第１レンズ群Ｇ１を設計位置である初期位置に移動する。また、カメラ駆動部１２を介してズーミングレンズである第２レンズ群Ｇ２を光軸方向で移動させ、ズームレンズ２１をテレ端にセットする。

次にテレ端側の偏芯移動量の算出処理を開始する。まず、フォーカスレンズである第４レンズ群Ｇ４のステップ送りが行われ、ステップ送り毎に、そのフォーカスレンズ位置で、合焦調整チャート１９（図１参照）を撮影する。合焦調整チャート１９は、図４に示すように、撮影エリアＰＡの各部での合焦を確認することができるものであればよく、例えば白黒の縞模様を縦、横に交互に配置したものが用いられる。合焦調整チャート１９の撮影データはコントローラ１４内のメモリ１４ａに取り込まれる。

コントローラ１４では、各ステップ送り時の合焦調整チャートの撮影エリアＰＡを、８×８の６４分割の小分割エリアａ1,1〜ａ8,8に分け、小分割エリアａ1,1〜ａ8,8毎にＡＦ評価値を求める。ＡＦ評価値としては、例えばコントラスト値である。

次に、隣接する複数の小分割エリアの集合を分割エリアとし、この分割エリア毎にＡＦ評価値を求める。小分割エリアのＡＦ評価値をそのまま用いると、ピントのバラツキを拾ってしまい、精度のよい偏芯調整が困難になるからである。

本実施形態では、隣接する４個の小分割エリアによって、分割エリアを構成している。例えば６４個の小分割エリアａ1,1〜ａ8,8のうち、ａ2,2、ａ2,3、ａ3,2、ａ3,3のコントラスト値を積算し、この積算値を第１分割エリアＡ１のＡＦ評価値とする。同様にして、ａ2,4、ａ2,5、ａ3,4、ａ3,5を用いて第２分割エリアＡ２のＡＦ評価値を得る。以下、同様にして、第３〜第９分割エリアＡ３〜Ａ９のＡＦ評価値を得る。

次に、第１〜第9分割エリアＡ１〜Ａ９に対してＡＦ評価値が最大となる送りパルス位置をその分割エリアＡ１〜Ａ９の焦点位置Ｆ１〜Ｆ９として求める。

図５は、分割エリアＡ１，Ａ５，Ａ９において、その焦点位置Ｆ１，Ｆ５，Ｆ９にずれがある場合の一例を示したものであり、縦軸はＡＦ評価値としてのコントラスト値を、横軸はフォーカスレンズの送りパルス量（光軸方向位置）を示している。

次に、各分割エリアＡ１〜Ａ９の焦点位置Ｆ１〜Ｆ９の内、上下端同士の差分を求めた後、これらを加算する。同様にして、各分割エリアＡ１〜Ａ９の焦点位置Ｆ１〜Ｆ９の内、左右端同士の差分を求めた後、これらを加算する。そして、これら差分加算値に係数α，βを乗じて、偏芯移動量を算出する。なお、差分を加算して求める代わりに、差分を加算したものを加算した個数で除した差分平均値を用いて、偏芯移動量を求めてもよい。

すなわち、下記式（１），（２）に基づいて、Ｘ方向偏芯移動量ｘ、Ｙ方向偏芯移動量ｙを求める。
ｘ＝α×｛（Ｆ１−Ｆ３）＋（Ｆ４−Ｆ６）＋（Ｆ７−Ｆ９）｝・・・（１）
ｙ＝β×｛（Ｆ１−Ｆ７）＋（Ｆ２−Ｆ８）＋（Ｆ３−Ｆ９）｝・・・（２）

係数α，βは、ズームレンズ２１の機種毎に予め求められる。具体的には、レンズ設計のシミュレーションで、レンズ移動量に対する焦点位置のずれ量を算出することができるため、その値から係数α，βを求める。また、数個のサンプルを使用してレンズを定量動かし、実際に焦点位置を計測し、実際の移動量と送りパルス量（焦点位置）とに基づき、これら移動量と送りパルス量とが一致するように、係数α，βを決定する。

次に、係数α，βの具体的な求め方の一例を説明する。まず、第１レンズ群Ｇ１を機械的中心位置から＋Ｘ方向に数十μｍ単位で移動して、この位置でオートフォーカス動作を行い、焦点位置を計測する。さらに、第１レンズ群Ｇ１を、＋Ｘ方向に数十μｍ単位で移動して、同様にして焦点位置を計測する。以下、この数十μｍ毎の移動と焦点位置との計測を繰り返すことで、計測点を＋Ｘ方向に５点以上取り、同様にしてマイナスＸ方向に計測点を５点以上取る。そして、レンズ移動量に対するパルス値の変化量の近似直線を求める。その近似直線の傾きの逆数を係数αとする。このとき、数個のサンプルを用いて、上記近似直線の傾きの逆数の平均値を採用することが好ましい。係数βも、Ｙ方向に上記同様の操作を行い、近似直線の傾きの逆数を求めて、これを係数βとする。

なお、テレ端における各偏芯移動量ｘ，ｙには添字ｔ、ワイド端における各偏芯移動量ｘ，ｙには添字ｗが付してある。また、第１回目に求めた偏芯移動量と第２回目に求めた偏芯移動量とを識別するために、各偏芯移動量には添字１、または添字２が付してある。上記式（１），（２）によって、テレ側ｘ方向の偏芯移動量ｘt1，テレ側ｙ方向の偏芯移動量ｙt1が求まる。

次に、カメラ駆動部１２を介して第２レンズ群（ズーミングレンズ）Ｇ２を光軸方向で移動させ、ズームレンズ２１をワイド端にセットする。そして、ワイド端側の偏芯移動量ｘ，ｙの算出処理を開始する。まず、第４レンズ群（フォーカスレンズ）Ｇ４のステップ送りが行われ、ステップ送り毎に、そのフォーカスレンズ位置で、合焦調整チャート１９を撮影する。この撮影データはコントローラ１４内のメモリ１４ａに取り込まれる。コントローラ１４では、各ステップ送り時の合焦調整チャート撮影データに基づき、上記テレ端側偏芯移動量ｘt1，ｙt1の算出手順と同様にして、ワイド端側の偏芯移動量ｘw1，ｙw1を算出する。

次に、図６に示すように、求めた各偏芯移動量ｘt1，ｙt1、ｘw1，ｙw1に基づき、実際に移動させる目標位置ｘp1，ｙp1を下記式（３），（４）により、重み付け中間値ｎt1，ｎw1を用いて求める。
ｘp1＝｛（ｎt1×ｘw1）＋（ｎw1×ｘt1）｝／（ｎw1＋ｎt1）｝・・・（３）
ｙp1＝｛（ｎt1×ｙw1）＋（ｎw1×ｙt1）｝／（ｎw1＋ｎt1）｝・・・（４）

なお、重み付け比率ｎw1：ｎt1は、ズームレンズの機種に応じて予め決定した値を用いる。具体的には、数個のサンプルを使用してレンズを定量動かし、実際に焦点位置をテレ端、ワイド端で計測し、実際の移動量と送りパルス量（焦点位置）とに基づき、これら移動量と送りパルス量とが一致するように、重み付け比率ｎw1：ｎt1を決定する。

以下、重み付け比率ｎw1：ｎt1の決定方法の一例を説明する。先ず、ズームレンズ２１をテレ端にセットする。次に、図１に示す被調整レンズ移動部１３のＸ方向シフト部５１及びＹ方向シフト部５２により、第１レンズ群Ｇ１をＸＹ平面で例えば２０μｍ単位で移動し、この移動点（測定点）でのオートフォーカス時の送りパルス量のＸ方向における差分加算値ＦＨ〔＝｛（Ｆ１−Ｆ３）＋（Ｆ４−Ｆ６）＋（Ｆ７−Ｆ９）｝〕とＹ方向における差分加算値ＦＶ〔＝｛（Ｆ１−Ｆ７）＋（Ｆ２−Ｆ８）＋（Ｆ３−Ｆ９）｝〕を求め、ＦＨとＦＶを加算した合計差分加算値ＦＨＶ（＝ＦＨ＋ＦＶ）を求める。この加算値ＦＨＶが５以下の測定点を「×」で表し、５を超えて１０以下の測定点を「△」で表し、１０を超えて２０以下の測定点を「□」で表す。これら同一記号の測定点同士を連続させると、差分加算値ＦＨＶが５以下の領域ＡＴ１と、差分加算値ＦＨＶが５を超えて１０以下の領域ＡＴ２と、差分加算値ＦＨＶが１０を超えて２０以下の領域ＡＴ３とを有するテレ側の差分加算値分布図（図７（Ａ）参照）が得られる。次に、ズームレンズ２１をワイド端にセットし、上記のテレ端での操作と同様の操作によって、ワイド側の差分加算値分布図（図７（Ｂ）参照）を得る。

ところで、レンズの性能評価は、送りパルス量の差分加算値が小さいかどうかではなく、チャートと呼ばれる性能評価用の絵柄を撮影し、例えばいくつかの空間周波数でコントラスト値を計測し、それぞれ所定の値を超えていることを確認することで行っている。画質の自動検査処理では、撮影された画像に対して上記性能評価を自動実行し、ＯＫ（良）かＮＧ（不良）かを判定している。この画質の自動検査処理は、プログラムによってソフト的に行われ、コントローラ１４内には、画質の自動検査処理部６４が形成される。この画質の自動検査処理部６４によって、本発明のレンズ偏芯調整結果が適正になされたか否かを自動判定している。

上記の差分加算値分布図のデータを得ると同時に、画質の自動検査を実施し、ＯＫかＮＧかの判定をしていくことで、テレ端とワイド端とのそれぞれがＯＫとなる範囲を特定することができ、図８に示すような画質検査ＯＫの測定点からなるテレ側ＯＫ領域ＡＧＴ、及びワイド側ＯＫ領域ＡＧＷが得られる。

図７及び図８から判るように、ＯＫ領域ＡＧＴ，ＡＧＷの中心と、送りパルス量の差分加算値が最小となる領域ＡＴ１，ＡＷ１の中心とは略一致しているが、領域の広さは異なっている。レンズの調整としては、テレ端とワイド端とのＯＫ領域ＡＧＴ，ＡＧＷが重なっている部分にレンズ中心が位置すればよく、好ましくはＯＫ領域の中心付近にレンズ中心が位置すればよい。そこで、調整位置がＯＫ領域ＡＧＴ，ＡＧＷの中心付近に来るように、重み付け比率ｎw1：ｎt1を求める。

レンズには製造上の個体差が生じるため、計算値と実際の理想位置とには若干のずれがある。この差を埋めるために、２回目の調整を実施する。先ず、第１レンズ群Ｇ１を１回目の調整位置に保持した状態で、１回目の調整と同様にして、各偏芯移動量ｘt2，ｙt2、ｘw2，ｙw2を求める。各偏芯移動量ｘt2，ｙt2、ｘw2，ｙw2に基づき、実際に移動させる目標位置ｘp2，ｙp2を下記式（５），（６）により、重み付け中間値ｎt2，ｎw2を用いて求める。
ｘp2＝｛（ｎt2×ｘw2）＋（ｎw2×ｘt2）｝／（ｎw2＋ｎt2）｝・・・（５）
ｙp2＝｛（ｎt2×ｙw2）＋（ｎw2×ｙt2）｝／（ｎw2＋ｎt2）｝・・・（６）

１回目の調整により、理想的な位置に近づいているため、図９に示すように、２回目の実際の移動量Ｌ２（第１目標位置ｘp1，ｙp1から第２目標位置ｘp2，ｙp2への移動量）は１回目の実際の移動量Ｌ１（初期位置（０，０）から第１目標位置ｘp1，ｙp1への移動量）に比べて十分に小さな数値となる。そして、この移動量Ｌ２を判定値Ｋと比較し、移動量Ｌ２がＫ以下である場合に、調整完了と判定し、調整完了・仮付けの表示が行われる。このように、２回目の調整を行うことにより、生産初期のデータ数が少ない場合でも、適正な偏芯調整が行われる。

また、２回目の移動量Ｌ２が小さな数値とならず、判定値Ｋよりも大きい場合には、調整不良と判断し、不合格品とする。この場合にはアラーム１６によって調整不良のアラームを発する。オペレータは、このアラームにより、第１レンズ群Ｇ１の鏡胴４０への仮付けを行うことなく、不良品として、偏芯調整済み完成品とは別の場所に保管する。なお、２回目の調整は省略し、１回目の移動量Ｌ１のみで、調整処理を終了してもよい。

上記実施形態では、ＡＦ評価値としてコントラスト値を用いたが、ＡＦ評価が可能であればよく、他のＡＦ評価値を用いてもよい。また、テレ端とワイド端とで偏芯移動量を求める際の、係数α，βは、それぞれ別々に求められる。これは、レンズの移動量に対してテレ端とワイド端ではフォーカス位置の変化が大きく異なるためである。

上記実施形態では、ズームレンズ２１にイメージエリアセンサ２２を一体化したレンズユニット１８の偏芯調整について説明したが、イメージエリアセンサ２２を別体として設けたズームレンズに対して、本発明を実施してもよい。この場合には、レンズ保持台１１にイメージエリアセンサを設け、合焦調整チャート１９を撮影する。また、イメージエリアセンサ２２をカメラボディ側に設けた一般的なデジタルカメラのレンズに対して、本発明を実施してもよい。この場合には、カメラボディに取り付けたイメージエリアセンサから得られる合焦調整チャートの画像データに基づき、上記実施形態と同様にして偏芯移動量を求め、偏芯調整を行う。

上記実施形態ではズームレンズ２１の前群レンズの偏芯調整について説明したが、ズームレンズ２１に限らず、単焦点レンズの偏芯調整に本発明を実施してもよい。また、分割エリアは３×３のマトリックス配置としたが、これに限らず、その他のマトリックス配置でも本発明を実施することができる。また、マトリックス配置に代えて、中央エリアを通る複数の放射線方向の両端エリアでの差分データに基づき、上記偏芯移動量の算出式によって偏芯移動量を求めてもよい。また、偏芯移動量の算出は２回に限らず、１回または３回以上としてもよい。

本発明のレンズの偏芯調整装置を示す概略図である。レンズユニットをカメラボディに取り付けた状態のデジタルカメラを示す斜視図である。本発明のレンズの偏芯調整方法を示すフローチャートである。合焦調整チャートの撮影画像を分割した小分割エリアと、複数の隣接する小分割エリアからなる分割エリアとを示す説明図である。縦軸にＡＦ評価値としてのコントラスト値を、横軸にフォーカスレンズの送りパルス量をとったグラフであり、分割エリア毎のコントラスト値のズレの一例を示している。テレ側偏芯移動量ｘt1，ｙt1と、ワイド側偏芯移動量ｘw1，ｙw1と、重み付け中間値ｎt1，ｎw1とを用いて、目標位置ｘp1，ｙp1を算出する方法を示すグラフである。目標位置算出用の重み付け比率ｎw1：ｎt1を求める方法を説明するためのもので、（Ａ）はテレ側の送りパルス量の差分加算値分布図を示し、（Ｂ）はワイド側の差分加算値分布図を示している。画質検査処理におけるＯＫ結果の測定点からなるＯＫ領域を示す分布図であり、（Ａ）はテレ側ＯＫ領域の分布図を示し、（Ｂ）はワイド側ＯＫ領域の分布図を示している。２回目のテレ側偏芯移動量ｘt2，ｙt2とワイド側偏芯移動量ｘw2，ｙw2と、重み付け中間値ｎt2，ｎw2を用いて、目標位置ｘp2，ｙp2を算出する方法を示すグラフである。

符号の説明

１０偏芯調整装置
１１レンズ保持台
１２カメラ駆動部
１３被調整レンズ移動部
１４コントローラ
１５操作パネル
１８レンズユニット
１９合焦調整チャート
２１ズームレンズ
２２イメージエリアセンサ
２３ズーミング機構
２４ＡＦ機構
２５画像処理部

Claims

光軸に直交するレンズ取付面上で二次元方向に被調整レンズを移動して、前記光軸に対する被調整レンズの偏芯を調整するレンズの偏芯調整方法において、
前記被調整レンズを保持し、この被調整レンズを前記レンズ取付面上で初期位置へ移動させる第１移動工程と、
初期位置移動後に前記被調整レンズと撮像素子とを用いて、焦点位置を変えながら合焦調整チャートを撮影し、この撮影画面を上下及び左右に複数に分割し、各分割エリアにおける合焦位置をそれぞれ求める合焦位置測定工程と、
前記撮影画面の各分割エリアにおける合焦位置を揃えるように、前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分、及び撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分に基づき、前記光軸に対する前記被調整レンズの偏芯移動量を算出する偏芯移動量算出工程と、
前記算出した偏芯移動量に基づき前記初期位置から前記被調整レンズを移動させる第２移動工程と、
を有することを特徴とするレンズの偏芯調整方法。
前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の左右方向での偏芯移動量を算出し、
前記撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の上下方向での偏芯移動量を算出することを特徴とする請求項１記載のレンズの偏芯調整方法。
前記分割エリアを、隣接する複数の小分割エリアの集合から構成し、この集合した前記小分割エリアの合焦位置の加算値を、各分割エリアにおける合焦位置とすることを特徴とする請求項１または２記載のレンズの偏芯調整方法。
前記算出した偏芯移動量に基づき前記第２移動工程により前記初期位置から前記被調整レンズを移動させた後に、再度、前記合焦位置測定工程及び偏芯移動量算出工程を行い、求めた偏芯移動量が所定値内のときに前記被調整レンズの偏芯調整が終了したことを報知する報知工程を有することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のレンズの偏芯調整方法。
前記算出した偏芯移動量に基づき前記第２移動工程により前記初期位置から前記被調整レンズを移動させた後に、再度、前記合焦位置測定工程及び偏芯移動量算出工程を行い、求めた偏芯移動量が所定値を超えたときに、アラームを発する報知工程を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載のレンズの偏芯調整方法。
固定レンズ系と、この固定レンズ系が組み付けられる鏡胴と、前記固定レンズ系の光軸に対して垂直に２次元方向に移動自在に前記被調整レンズが保持されるレンズ取付面とを備える撮影レンズに対し、前記被調整レンズの偏芯調整を行うことを特徴とする請求項１ないし５いずれか1項記載のレンズの偏芯調整方法。
前記鏡胴に前記撮像素子が固定されていることを特徴とする請求項６記載のレンズの偏芯調整方法。
前記撮影レンズはズームレンズであり、このズームレンズのテレ端及びワイド端のそれぞれにおいて、前記合焦位置測定工程と、偏芯移動量算出工程とを行い、テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを求め、前記テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを重み付けして総合偏芯移動量を求める総合偏芯移動量算出工程を有することを特徴とする請求項６または７記載のレンズの偏芯調整方法。
光軸に直交するレンズ取付面上で二次元方向に被調整レンズを移動して、前記光軸に対する被調整レンズの偏芯を調整するレンズの偏芯調整装置において、
前記被調整レンズを保持し、この被調整レンズを前記レンズ取付面上で初期位置及び任意位置へ移動させる被調整レンズ移動部と、
前記被調整レンズ移動部により前記被調整レンズを前記初期位置へ移動させた後に、前記被調整レンズと撮像素子とを用いて、焦点位置を変えながら合焦調整チャートを撮影する撮影部と、
前記撮影部による前記合焦調整チャートの撮影画面を上下及び左右に複数に分割し、各分割エリアにおける合焦位置をそれぞれ求める合焦位置測定部と、
前記撮影画面の各分割エリアにおける合焦位置を揃えるように、前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分、及び撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分に基づき、前記光軸に対する前記被調整レンズの偏芯移動量を算出する偏芯移動量算出部と、
前記算出した偏芯移動量に基づき、前記被調整レンズ移動部を制御して前記被調整レンズを前記初期位置から移動させる制御部とを有することを特徴とするレンズの偏芯調整装置。
前記偏芯移動量算出部は、前記撮影画面の左右方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の左右方向での偏芯移動量を算出し、前記撮影画面の上下方向の両端に位置する分割エリア同士の合焦位置の差分を加算し、この加算したものに係数を乗じて撮影画面の上下方向での偏芯移動量を算出することを特徴とする請求項９記載のレンズの偏芯調整装置。
前記分割エリアを、隣接する複数の小分割エリアの集合から構成し、この集合した前記小分割エリアの合焦位置の加算値を、各分割エリアにおける合焦位置とすることを特徴とする請求項９または１０記載のレンズの偏芯調整装置。
前記算出した偏芯移動量に基づき前記被調整レンズ移動部により前記初期位置から前記被調整レンズを移動させた後に、再度、前記撮影部、合焦位置測定部、及び偏芯移動量算出部により、合焦位置測定及び偏芯移動量算出を行い、求めた偏芯移動量が所定値内のときに前記被調整レンズの偏芯調整が終了したことを報知する報知部を有することを特徴とする請求項９ないし１１いずれか１項記載のレンズの偏芯調整装置。
前記算出した偏芯移動量に基づき前記被調整レンズ移動部により前記初期位置から前記被調整レンズを移動させた後に、再度、前記撮影部、合焦位置測定部、及び偏芯移動量算出部により、合焦位置測定及び偏芯移動量算出を行い、求めた偏芯移動量が所定値を超えたときに、前記報知部はアラームを発することを特徴とする請求項９ないし１２いずれか１項記載のレンズの偏芯調整装置。
固定レンズ系と、この固定レンズ系が組み付けられる鏡胴と、前記固定レンズ系の光軸に対して垂直に２次元方向に移動自在に前記被調整レンズが保持されるレンズ取付面とを備える撮影レンズに対し、前記被調整レンズの偏芯調整を行うことを特徴とする請求項９ないし１３いずれか1項記載のレンズの偏芯調整装置。
前記鏡胴に前記撮像素子が固定されていることを特徴とする請求項１４記載のレンズの偏芯調整装置。
前記撮影レンズはズームレンズであり、このズームレンズのテレ端及びワイド端のそれぞれにおいて、前記合焦位置測定工程と、偏芯移動量算出工程とを行い、テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを求め、前記テレ端偏芯移動量とワイド端偏芯移動量とを重み付けして総合偏芯移動量を求める総合偏芯移動量算出部を有することを特徴とする請求項１４または１５記載のレンズの偏芯調整装置。