JPH0387801A - 焦点位置の温度補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、結像レンズと被写体との距離及び結像レンズ
と結像面との距離が限定された範囲でのみ変化する結像
系、例えば製版用カメラの結像光学系に適用可能な焦点
位置の温度補償装置に関する。

（従来の技ｗＩ） 例えば、製版用カメラでは、一般のカメラの場合と異な
り、結像レンズと被写体との距離及び結像レンズと結像
面との距離が限定された範囲でのみ変化するため、所望
の倍率で最良のピントで撮影しようとするときの被写体
、結像レンズ、結像面相互の距離関係は、結像レンズの
焦点距離がわかっていれば所定の演算式に従って割り出
すことができる。そこで、所望の撮影倍率を入力すれば
、被写体、結像レンズ、結像面相互の距離関係を演算し
、演算結果に基づいて被写体、結像レンズ、結像面の距
離関係を自動的に調整して最良のピントでかつ所望の倍
率で撮影できるようにした自動焦点装置が考えられてい
る。従って、この自動焦点装置は、結像面上での結像状
態を見ながらこれをフィードバックしてピントを合わせ
るようにした一般のカメラに用いられている自動焦点装
置とは異なる。一般に用いられている自動焦点装置は、
焦点位置が結像レンズの焦点深度内に入っていれば合焦
できたものとするもので、合焦精度は比較的ラフである
。しかし、製版用カメラでは、原稿像を周辺部に至るま
で、より精密に再呪する必要があることから、一般のカ
メラ用自動焦点装置とは異なった前述のような合焦方式
をとることによって、より精度の高い合焦状態が得られ
るようにしている。むお、製版用カメラでは、被写体と
して原稿が用いられる。

（発明が解決しようとする課題） 被写体、結像レンズ、結像面相互の距離関係を演算し、
演算結果に基づいて被写体、結像レンズ、結像面の距離
関係を自動的に調整するようにした前記製版用カメラの
自動焦点装置によれば、最良のピント位置で先鋭な画像
を撮影することができる。しかし、より先鋭な画像を撮
影するためには。

まだ、改良の余地がある。それは、結像レンズの温度変
化によるピント位置のずれである。結像レンズの温度が
変化すると、結像レンズ自体の寸法変化及び結像レンズ
鏡筒の寸法変化によって黒点位置がずれる。従来一般の
カメラにおける自動焦点装置では、結像面上での結像状
態を見ながらこれをフィードバックしてピントを合わせ
るため、温度変化による焦点位置の変化は問題にならな
い。

しかし、上記のような製版用カメラに用いられているよ
うな自動焦点装置は、フィードバック制御を行うもので
はないため、レンズの温度変化によって焦点位置が変化
し、撮影画像が劣化するという問題がある。もっとも、
撮影画像が劣化するといっても、製版用カメラのレベル
での撮影画像の劣化であって、一般のカメラのレベルで
見れば十分な先鋭度をもっている。しかし１画像の劣化
を何らかの手段によって補正し、より先鋭む画像を得る
ことが望ましいことはいうまでもない。

本発明は、かかる観点にたってなされたもので、製版用
カメラの自動焦点装置のように、被写体、結像レンズ、
結像面相互の距離関係を演算し、演算結果に基づいて被
写体、結像レンズ、結像面の距離関係を自動的に調整す
るようにしたものにおいて、結像レンズの温度変化によ
る焦点位置の変化を補償して常に最良の焦点位置が得ら
れるようにした焦点位置の温度補償装置を提償すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、結像レンズに取付けられた温度センサと、所
定の倍率における結像レンズと被写体との距離を示すデ
ータ、結像レンズと結像面との距離を示すデータ、結像
レンズの焦点距離データ、温度の一定の変化量当たりの
結像レンズの焦点距離変化量データが予め入力されてい
て、上記温度センサからの温度データに基づき現在のレ
ンズ温度における焦点距離を演算する演算部と、演算部
で演算された焦点距離に応じて結像レンズと被写体との
距離及び結像レンズと結像面との距離を調整する開動手
段とを具備することを特徴とする。

（作用） 所定の倍率を入力すると、演算部は、結像レンズと被写
体との距離データ、結像レンズと結像面との距離データ
、結像レンズの焦点距離データ、及びそのときの温度デ
ータから、現在のレンズ温度における焦点距離を演算し
、この演算結果に基づいて駆動手段が結像レンズと被写
体との距離及び結像レンズと結像面との距離を調整する
。結像レンズの温度が変化すると、演算部は、温度の一
定の変化量当たりの結像レンズの黒点距離変化量データ
から焦点距離変化量を演算し、ン寅算結果に基づいて開
動手段を作動させ、焦点位置のずれを修正する。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明にかかる焦点位置の温
度補償装置の実施例について説明する。

まず、結像レンズの温度と焦点距離の関係をΔＩＩＩ定
及び演算によって求める。いま、第１図に示すように、
被写体を１、結像レンズを２、結像面を３で示すものと
し、結像レンズ２と被写体１との距離をｂ、結像レンズ
２と結像面３との距離をａ、結像レンズ２の被写体１側
の焦点距離をＦｂ、結像レンズ２の結像面３側の焦点距
離をＦａとする。

そこで、カメラの撮影倍率範囲内の、例えば同一のレン
ズ温度における倍率１００％付近と１２０％付近におい
て、被写体１、結像レンズ２．結像面３相互の距離関係
を示すデータを測定する。これをいろいろなレンズ温度
でいくつか測定し、温度変化に対するレンズ２の焦点距
離の変化量を計算で求める。結像レンズ２の焦点距離の
公称値と実際の正確な焦点距離は異なるので、レンズ２
の実際の正確な焦点距離を求める。こうして求めた各位
をＲ１゜。：倍率１００％付近で測定したときの正確な
倍率 ａｏ。：Ｒ１゜。のときの被写体と結像レンズの距離を
示すデータ ｂ□。。：Ｒ□。。のときの結像レンズと結像面との距
離を示すデータ Ｒ１ｚｏａ倍率１２０％付近で測定したときの正確な倍
率 ａｔｚ。：Ｒ１□。のときの被写体と結像レンズの距離
を示すデータ ｂ□２Ｉ、：Ｒ１２，のときの結像レンズと結像面との
距離を示すデータ とする。ただし、ａ　１１１１１、ｂ　１１１０　ｓ　
ａ　１２０　、ｂ　１２０は。

被写体、結像レンズ、結像面相互間の正確な距離である
必要はなく、倍率１００％と１２０％のときの正確な差
がわかればよい、上記のデータから倍率１００％、１２
０％間の結像レンズの結像面側の焦点距離Ｆａの変化と
、被写体側の焦点距離Ｆｂの変化を、次の式を適用して
別々に求める。

Ｆａ”（ａ１３１１−ａｌｏｏ）÷（ＲＸ、、−Ｒ１，
、）−−−−−−・−−−（１）Ｆｂ＝（ｂｔｚ。−ｂ
ｌ。。）÷（（１／Ｉｔ１□。）−（１／Ｒ１゜。））
・・（２）これを各レンズ温度で計算し、レンズの焦点
距離と温度との関係を求め、１℃当たりの焦点距離の変
化量ΔＦを求める。ここで求めたΔＦはそれを測定した
レンズ固有のものであるが、同種のレンズではその誤差
は僅かであり、同抽のレンズ総てにこの値を適用してよ
い。

次に、カメラの倍率範囲、例えば、７０％から１２０％
の範囲内で複数個所５例えば、７０％、１００％。

１２０％付近の３カ所でピントを合わせ、そのときの正
確な倍率とレンズ温度Ｔ及び被写体、結像レンズ、結像
面相互の距離関係を示す位置データを測定する。この測
定値のうち Ｒ，、：倍率７０％付近で測定したときの正確な倍率 ａ７゜：Ｒ，、のときの被写体と結像レンズの距離を示
すデータ ｂ７゜：Ｒ７゜のときの結像レンズと結像面との距離を
示すデータ とする。この場合も、ａｔｏｓｂ７゜は、被写体、結像
レンズ、結像面相互間の正確な距離である必要はなく、
倍率７０％、１００％のときの正確な差がわかればよい
。上記の各データから倍率７０％、１００％間の結像レ
ンズの結像面側焦点距離Ｆａの変化と、被写体側焦点距
離Ｆｂの変化を、前記（１）（２）式を適用して別々に
求める。さらに、前述のようにして１℃当たりの焦点距
離の変化量ΔＦを求める。

以上のデータは、同一レンズ温度において測定すること
が望ましいが、もし、その温度差が数度あるときは、レ
ンズメーカーが測定した焦点距離とΔＦ値により、各デ
ータを同一温度Ｔのデータに補正してもよい。

これらの各データにより、温度Ｔにおける結像レンズの
結像面側の焦点距離及び被写体側の焦点距離を、倍率７
０％〜１００％間及び１００％〜１２０％間についてそ
れぞれ求める。結果的には焦点距離が４つ求められるこ
とになる。このように、きめ細かにデータを求めるのは
、広い画角においてその周辺の解像力を常によくするた
めである。従って、画角が狭い場合は、レンズメーカー
が測定した一つの焦点距離のみを用いてもよい。求めよ
うとする各焦点距離及び各定数を、 Ｆａｌ：結像面、結像レンズ間の倍率７０％〜１００％
における焦点距離 Ｋａｌ：同定数 Ｆｂｌ：結像レンズ、被写体間の倍率７０％〜１００％
における焦点距離 Ｋｂｌ：同定数 Ｆａｈ　：結体面、結像しンズ間の倍率１００％〜１２
０％における焦点距離 Ｋａｈ　：同定数 Ｆｂｈ：結像レンズ、被写体間の倍率１００％−１２０
％ニおける焦点距離 Ｋｂｈ　：同定数 とすると、これらの各位は。

ＦａＣ（ａｘｏ。−ａｔｏ）÷（Ｒｔｏｏ−Ｒｔｏ）Ｋ
ａｌ＝ａ７．−（１＋Ｒ，、）ＸＦａｌ＋？ｂ１：（ｂ
ｔｏｏ−ｂｔｏ）÷（（ｌ／Ｒ１Ｉ、。）−（１／Ｒ７
゜））Ｋｂｌ＝ｂ、。−（１４（１／Ｒ，。））ＸＦｂ
ｌＦａｈ”（ａｔｚｏ−ａｚｏｏ）÷（Ｒｘｚｏ−Ｒｔ
ａａ）Ｋａｈ＝ａ１２．−（１＋Ｒ１，。）ＸＦａｈＦ
ｂｈ＝（ｂ４．、−ｂ工。。）÷（（１／Ｒ８っ。’）
−（１／ｒｔ、。。））Ｋｂｈ”ｂｚｚ。−（１＋（１
／Ｒ工２゜））ｘ　Ｆｂｈで求めることができる。

これらの計算結果及びＴ、ΔＦをピントデータとしてフ
ロッピーディスクに保存しておく。

フロッピーディスクに保存した上記データを焦点位置の
温度補償に用いる。カメラの制御プログラムが起動され
ると、まず、フロッピーディスクからピントデータを読
み込み、そのデータと、入力された倍率データ基づき、
入力された倍率になるようにピント合わせを行う。ピン
ト合わせの県木式は、 ａ＝（１＋Ｒ）　Ｘ　Ｆ　　　　　　　　　・・・・（
３）ｂ＝（１＋　（１／Ｒ））　ｘ　Ｆ　　　　　　　
・・・・（４）ただし、ａ：結像レンズ、結像面間の距
離ｂ：被写体、結像レンズ間の距離 Ｒ：倍率　　Ｆ：焦点距離 実際の制御プログラムでは、ａ、ｂは適当なある決まっ
た位置からの距離である。また、結像レンズの前側と後
側では別の焦点距離を用いるため、式（３）（４）は次
のようになる。

ａ＝（１＋Ｒ）×Ｆａ＋Ｋａ・・・・（５）ｂ＝（１＋
（１／Ｒ））　Ｘ　Ｆｂ＋ｋｂ　　　　　・・・・（６
）ただし、Ｆａ：結像面側焦点距離 Ｆｂ：被写体側焦点ｙｒＡ雇 Ｋａ、Ｋｂ：定数 式（５）（６）を用いて、計算によりピント合わせを行
うのであるが、前述のように温度変化によって結像レン
ズの焦点位置が変化するので、次の各式を用いて補正を
行う。

ａ＝（１＋Ｒ）　Ｘ　（Ｆａ＋ΔＦＸ　（Ｔｎ−Ｔ））
＋Ｋａ・・・・・・・・（７）ｂ＝　（１＋　（１／Ｒ
）　）　Ｘ　（Ｆｂ＋ΔＦ　Ｘ　（Ｔｎ−Ｔ））＋Ｋｂ
・＋　＠　＠　（ａ）ただし、Ｔｎ：＠在のレンズ温度 ΔＦ＝１℃当たりの焦点距離の変化量 このようにして、レンズ温度Ｔにおけるピントデータに
、呪花のレンズ温度における焦点距離の変化を補正する
ために、「ΔＦ　ｘ　（Ｔｎ−Ｔ）　ＪをＦに加えてい
るわけである。

ここで、実際に、ピントデータを式（７）（８）に代入
してみる。倍率をＲ１（７０％〜１００％の間）とし、
現在のレンズ温度をＴｎとすると、焦点距離と定数は７
０％〜１００％の間のものを用い、次のようになる。

ａ＝（１＋Ｒ１）　Ｘ　（Ｆａｌ＋ΔＦ　Ｘ　（Ｔｎ−
Ｔ））＋Ｋａｌｂ＝（１＋（１／Ｒ１））Ｘ　（Ｆｂｌ
＋ΔＦ　Ｘ　（Ｔｎ−Ｔ））＋Ｋｂｌまた、倍率をＲｈ
（１００％〜１２０％の間）とし、現在のレンズ温度を
Ｔｎとすると、焦点距離と定数は１００％〜１２０％の
間のものを用い、次のようになる。

ａ＝（１＋Ｒｈ）　Ｘ　（Ｆａｈ＋ΔＦ　Ｘ　（Ｔｎ−
Ｔ））＋Ｋａｈｂ＝（１＋（１／Ｒｈ））　Ｘ　（Ｆｂ
ｈ＋ΔＦ　Ｘ　（Ｔｎ−Ｔ）　）＋Ｋｂｈ以上述べたよ
うな演算を行うことにより、入力された所望の倍率によ
る焦点位置が求められると共に、そのときのレンズ温度
により修正された焦点位置が求められる。そこで、求め
られた焦点位置関係となるように、被写体位置、結像レ
ンズ位置又は結像面位置を！Ｉ！Ｊ！すれば、常に最良
のＪ、１．％点位置で先鋭な画像を撮影することができ
る。

第２図は、本発明にかかる焦点位置の温度補償装置の実
施例を示す、第２図において、温度センサ４は、第１図
に示す結像レンズ２の鏡筒などに埋め込まれて結像レン
ズ２の温度を検出する。温度センサ４の検出信号は温度
計回路５を経てアナログ・デジタル変換器６でデジタル
信号に変換され、演算部７に入力される。第３図は、上
孔温度センサ４から演算部７に至るまでの具体的な回路
例、特に温度計回路５の例を示す。温度計回路５は主と
して増幅回路で構成されている。

第２図において、演算部７は、所定の倍率における結像
レンズと被写体との距離を示すデータ、・、結像レンズ
と結像面との距離を示すデータ、結像レンズの焦点距離
データ、温度の一定の変化量当たりの結像レンズの焦点
距離変化量データに基づき、指定された倍率における焦
点位置の演算及び結像レンズの温度変化による焦点位置
の変化を演算するもので１例えばパソコンによって構成
されている。演算部７で演算された被写体側の焦点位置
に基づき、コントローラ８．ドライバ１０、ステッピン
グモータエ２でなる駆動手段が駆動され、原稿台１４が
光軸方【ｉ’＋］に乱動される。原稿台１４には被写体
としての原稿が保持され、原稿金工４が駆動されること
により被写体側の焦点位置が調整される。また、演算部
７で演算された結像面側の焦点位置に基づき、コントロ
ーラ９．ドライバ１１、ステッピングモータ１３でなる
駆動手段が駆動され、プラテン１５が光軸方向に駆動さ
れる。

プラテン１５には感光材料が保持され、プラテン１５が
駆動されることにより結像面側の焦点位置が調整される
。ステッピングモータ１２と原稿台１４間及びステッピ
ングモータ１３とプラテン１５間は、例えばボールねじ
で連結し、ボールねじをステッピングモータで回転型動
することによって原稿台１４、プラテン１５を光軸方向
に駆動することができる。

結像レンズの温度が変化すると、温度センサ４がこれを
検出し、この検出信号がデジタル（Ｏ’Ｓｊ−に変換さ
れて演算部７に入力される。演算部７は、温度変化に伴
う焦点位置の変動を演算し、その結果に基づいて原稿台
１４、プラテン１５を駆動することにより、最良の焦点
位置となるように修正する。

このように、上記実施例によれば、演算部は、結像レン
ズと被写体との距離データ、結像レンズと結像面との距
離データ、結像レンズの焦点距離データ、及びそのとき
の温度データから、現在のレンズ温度における焦点距離
を演算し、この演算結果に基づいて駆動手段が結像レン
ズと被写体との距離及び結像レンズと結像面との距離を
調整するようにしたため、結像レンズの温度変化に基づ
く焦点位置のずれを修正して常に最良の焦点位置で撮影
することができ、常に先鋭な撮影画像を得ることができ
る。

なお、原稿台を固定として結像レンズ及びプラテンを可
動とし、あるいはプラテンを固定として結像レンズ及び
原稿台を可動としてもよい、また、原稿台と結像レンズ
の間にミラーを斜設して光路を曲げ、上記ミラーを移動
させて光路長を変換するようにした光学系のものにも適
用することができる。

（発明の効果） 本発明によれば、結像レンズと被写体との距離データ、
結像レンズと結像面との距離データ、結像レンズの焦点
距離データ、及びそのときの温度データから、現在のレ
ンズ温度における焦点距離を演算し９、二の演算結果に
基づいて結像レンズと被写体との距離及び結像レンズと
結像面との距離を調整するようにしたため、結像レンズ
の温度変化に基づく焦点位置のずれを修正して常に最良
の焦点位置で撮影することができ、常に先鋭な撮影画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明”Ａ置に用いられる光学系の例を概念的
に示す光学系図、第２図は本発明にかかる焦点位置の温
度補償装置の実施例を示すブロック図、第３図は同上実
施例中の温度センサから演算部に至る部分の具体例を示
す回路図である。 ２・・・結像レンズ、　４・・・温度センサ、　７・・
・演算部、　１２．１３・・・駆動手段としてのステッ
ピングモータ。 第 図 第３Ｉ！１ 手続補正書 平成２年７月 ２日 １、事件の表示 平成　１年　特　許　願　第２２５１２０号２、発明の
名称 焦点位置の温度補償装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　株式会社平河工業社 ４、代理人 １）明細書第３頁第１６行および第１７行中の「先鋭」
をそれ７れ「鮮鋭」に改める。 ２）同第４頁第１３行および第１４行中の「先鋭」をそ
れぞれ「鮮鋭」に改める。 ３）同第７頁第１１行および第１７行中の「被写体」を
それぞれ「結像面」に改める。 ４）同第７頁第１３行および第１９行中の「結像面」を
それぞれ「被写体」に改める。 ５）同第９頁第４行中の「被写体」を「結像面」に改め
る。 ６）同第９頁第６行中の「結像面」を「被写体」に改め
る。 ７）同第１１頁第１５行中の「フロッピー」の前「記録
媒体、例えば」を加入する。 ８）同第１４頁第６行中の「先鋭」を「鮮鋭」に改める
。 ９）同第１４頁第８行中の「装置の」を「装置を製版用
カメラに適用した」に改める。 １０）同第１６頁第１９行中の「先鋭」を「鮮鋭」に改
める。 １工）同第１７頁第１７行中の 「先鋭」 を 「鮮鋭」 に改める。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 結像レンズに取付けられた温度センサと、 所定の倍率における結像レンズと被写体との距離を示す
   データ、結像レンズと結像面との距離を示すデータ、結
   像レンズの焦点距離データ、温度の一定の変化量当たり
   の結像レンズの焦点距離変化量データが予め入力されて
   いて、上記温度センサからの温度データに基づき現在の
   レンズ温度における焦点距離を演算する演算部と、 演算部で演算された焦点距離に応じて結像レンズと被写
   体との距離及び結像レンズと結像面との距離を調整する
   駆動手段とを具備してなる焦点位置の温度補償装置。