レンズ装置、レンズ調整装置、及び調整方法、並びにカメラ
【課題】 撮影レンズの光軸調整を容易かつ高精度に行う
【解決手段】 第１レンズ８ａは、光軸Ｐに沿った方向と光軸Ｐと直交する方向にスライド自在であるとともに、光軸Ｐと直交する方向を軸とした回動方向に回動自在にして、第１鏡筒１４に収納されている。第1レンズ８ａの外周縁に、３組の第１，第２光変形シートがの一端が固定され、各他端は第一鏡筒１４の内面に固定される。レンズ調整装置３０は、イメージセンサ２５でチャート板３１を撮影して得られる画像データに基づいて、ピント状態、結像状態を判断し、その結果に基づいて各レーザ装置３６を駆動する。レーザ装置３６から照射された紫外線光あるいは可視光で各光変形シート２１，２２変形させて第１レンズ８ａのピント、結像状態の調整を行う。
【解決手段】 第１レンズ８ａは、光軸Ｐに沿った方向と光軸Ｐと直交する方向にスライド自在であるとともに、光軸Ｐと直交する方向を軸とした回動方向に回動自在にして、第１鏡筒１４に収納されている。第1レンズ８ａの外周縁に、３組の第１，第２光変形シートがの一端が固定され、各他端は第一鏡筒１４の内面に固定される。レンズ調整装置３０は、イメージセンサ２５でチャート板３１を撮影して得られる画像データに基づいて、ピント状態、結像状態を判断し、その結果に基づいて各レーザ装置３６を駆動する。レーザ装置３６から照射された紫外線光あるいは可視光で各光変形シート２１，２２変形させて第１レンズ８ａのピント、結像状態の調整を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像状態を調整するレンズ装置、レンズ調整装置、及び調整方法、並びにカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサ等のイメージセンサを用いたデジタルカメラや、このデジタルカメラが組み込まれた携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ）等が広く普及している。デジタルカメラでは、撮影レンズでイメージセンサ上にで被写体像を結像させ、その被写体像を電気的な撮影信号に変換し、さらにその撮影信号をデジタルデータに変換して記録媒体に記録している。
【０００３】
撮影レンズをカメラに組み込むにあたっては、撮影レンズを構成する各レンズを精度良く組み立てられる。また、例えばデジタルカメラの場合には、撮影レンズとイメージセンサとの相対位置合わせも同時に調整される。このような調整は、イメージセンサ上に、被写体像を適切に結像するために高い調整精度が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、撮影レンズを構成するレンズは、例えばレンズ面となる球面形状や非球面形状、外形寸法や厚みなどに誤差が入ることがあり、さらには屈折率が設計値どおりにならないことがある。このため、撮影レンズを精度良く組み立てたとしても、好ましい結像状態が得られないことがあった。例えば撮影レンズには少なからず収差としての像面湾曲があり、撮影画面の中心でピントが合致していても画面周辺部のピントが多少なりともズレていることは避けらないが、画面周辺部のボケ量が不均一になる、いわゆる片ボケが発生することがあった。この片ボケのような不適切な結像状態を修正するには、さらに精度の高い調整作業が必要であるが、このような調整作業は、時間がかかり効率が悪いという問題とともに、調整精度がでにくいという問題があった。また、撮影レンズの一部レンズあるいは全レンズが光軸に沿って移動する場合には、その移動によってレンズの姿勢が変化してしまい、特定のレンズ位置で好ましい結像状態が得られたとして、他のレンズ位置では結像状態が不適切になることがあった。
【０００５】
本発明は上記問題を解消するためになされたもので、好ましい結像状態に簡便に調整することができるレンズ装置、レンズ調整装置，及び調整方法を提供することを目的とする。また、好ましい結像状態に簡便に調整した状態で撮影を行うことができるカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のレンズ装置では、補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、第１の波長の光及び第２の波長の光を鏡筒の外部から光変形シートに照射するために、前記鏡筒に設けられた開口とを備えたものである。
【０００７】
請求項２記載のレンズ装置では、補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、前記鏡筒に設けられ、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源とを備えたものである。
【０００８】
請求項３記載のレンズ調整装置では、撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサを用いて、所定パターンが描かれた平面板をレンズ装置を通して撮影し、得られる撮影信号に基づいて、レンズ装置に設けた補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を駆動させる制御手段を備えたものである。
【０００９】
請求項４のレンズ調整装置では、移動機構を、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートとし、光変形シートの変形または復元によって補正レンズを移動するようにし、制御手段を、撮影信号に基づいて、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源を制御するようにしたものである。
【００１０】
請求項５記載のカメラでは、上記のレンズ装置と、このレンズ装置を通して撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサと、所定パターンが描かれた平面板を撮影して得られる撮影信号に基づいて光源を駆動し、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する制御手段とを備えたものである。
【００１１】
請求項６記載のカメラでは、補正レンズ及びこの補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を有するレンズ装置と、結像状態を最良とする光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向での補正レンズの位置を示す補正レンズ情報を記憶した記憶手段と、前記移動機構を駆動し、前記記憶手段から読み出した補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させる制御手段とを備えたものである。
【００１２】
請求項７記載のカメラでは、レンズ装置が、ズームタイプのものであり、記憶手段には、レンズ装置の焦点距離毎に結像状態を最良とする補正レンズ情報を記憶しておき、制御手段を、レンズ装置に応じた補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させるようにしたものである。
【００１３】
請求項８記載のレンズ装置の調整方法では、レンズ装置の光軸に対して垂直に配された所定パターンが描かれた平面板を、前記レンズ装置を通して撮影装置で撮影しながら、レンズ装置のフォーカスレンズを移動させて、ピントが合致するフォーカスレンズの移動位置を撮影画面を複数に分割した各領域のそれぞれについて測定し、この測定で得られる各フォーカスレンズの移動位置の相対的なズレ量に基づいて、光軸に直交する方向を軸とした回動方向におけるレンズ装置の補正レンズの位置を決定するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、補正レンズとともに光変形シートを鏡筒内に組み込んで、この光変形シートの変形，復元を使ってレンズを移動させるので、構造を複雑化させることなく、片ボケのない適切な結像が得られるように調整することができる。また、本発明によれば、所定パターンが描かれた平面板をレンズ装置を通して撮影し、その撮影で得られる撮影信号に基づいて補正レンズの位置を移動させるようにすることで、簡単にしかも高精度で片ボケのない適切な結像が得られるように調整することができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、補正レンズ及びこの補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構をレンズ装置に設け、記憶しておいた補正レンズ情報に示される位置に補正レンズを移動させるようにすることで、高精度で片ボケのない適切な結像が得られる状態で撮影を行うことができ、また焦点距離毎に補正レンズ情報を記憶しておき、ズームタイプのレンズ装置の設定された焦点距離に応じた補正レンズ情報に基づいて補正レンズを移動させることにより、各焦点距離で適切な結像を得ることができる。
【００１６】
所定パターンが描かれた平面板を撮影装置で撮影しながら、フォーカシングを行って、撮影画面を複数に分割した各領域のそれぞれについてピントが合致するフォーカスレンズの移動位置を測定し、この測定で得られる各フォーカスレンズの移動位置の相対的なズレ量に基づいて、光軸に直交する方向を軸とした回動方向におけるレンズ装置の補正レンズの移動位置を決めることにより、適切な結像が得るための補正レンズの位置を簡単に決めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施したデジタルカメラ内蔵型の携帯電話の外観を図１に示す。この携帯電話２は、ヒンジ部３により折り畳み自在に連結された受話器ユニット４と送話器ユニット５とからなる。受話器ユニット４には、アンテナ６の他、その内面側にＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や受話スピーカ等が組み込まれている（図示省略）。また、この受話器ユニット４にはカメラユニット７が内蔵され、その背面に撮影レンズ（レンズ装置）８が露出している。
【００１８】
送話器ユニット５の内面側には、送話マイク９，ダイヤル操作や各種設定を行うためのキー操作部１０等を設けてある。このキー操作部１０を操作することで、撮影モードとすることが可能であり、撮影モード下でキー操作部１０の所定のキーを操作することで、撮影レンズ８を通したカメラユニット７での撮影が行われ、得られる画像データが内蔵メモリに記録される。
【００１９】
図２にカメラユニット７の要部構成を示す。カメラユニット７は、大別して撮影レンズ８を構成する第１鏡筒１４及び第２鏡筒１５と、センサ基板２４とからなる。第１鏡筒１４には第１レンズ８ａが移動自在に収納してあり、第２鏡筒１５には第２レンズ８ｂが組み付けてある。第１鏡筒１４は、前面中央に撮影窓が形成され、その撮影窓に防塵用の透明なカバープレート１６を嵌め込んである。カバープレート１６は、受話器ユニット４の背面に露呈される。第２鏡筒１５の前面開口に組み付けられた絞り板１７の前面に、撮影レンズ８の光軸Ｐと平行な３本のガイド軸１８を突設してあり、各ガイド軸１８の一端は第１鏡筒１４の前面内側に固定してある。
【００２０】
３本のガイド軸１８は、光軸Ｐを軸にして１２０°の回転対称となる位置に設けられている。第１レンズ８ａの外周には、１２０°の回転対称となる位置に３個の孔１９を設けてあり、各孔１９にガイド軸１９が通される。図３に示すように、各孔１９の内径をガイド軸１８の外径よりも大きくしてある。
【００２１】
上記のような各孔１９にガイド軸１８をそれぞれ通した状態で、第１レンズ８ａが第１鏡筒１４内に収納されている。これにより、第１レンズ８ａは、ガイド軸１８に沿って、すなわち光軸Ｐに沿った方向（以下、光軸方向という）にスライド自在であり、このスライドでピント位置を調整することができる。また、孔１９の内径とガイド軸１８の外径の差分だけ、第１レンズ８ａは光軸Ｐと直交する任意の方向（以下、光軸直交方向という）にスライド自在であるとともに、第１レンズ８ａは光軸Ｐと直交する任意の方向を軸とした回動方向に回動自在である。これらの移動（スライド，回動）によって、イメージセンサ２５上での結像状態を変化させることができる。なお、この例では撮影レンズ８を構成するレンズのうち、結像状態の調整効果が大きい第１レンズ８ａを補正レンズとしているが、補正レンズを別途設けてもよい。
【００２２】
撮影レンズ８は、ピント位置が固定されたパンフォーカスタイプのものであって、第１レンズ８ａは、ピント調整と結像状態の完了の後に、各孔１９内に接着剤を滴下することにより、支持軸１８に固着される。
【００２３】
第１レンズ８ａの外周縁には、光軸Ｐを対称軸として１２０°の回転対称となる各位置に第１光変形シート２１，第２光変形シート２２の一端がそれぞれ固定されている。各光変形シート２１，２２は、ピント調整及び結像状態の調整をするために第１レンズ８ａを移動する移動機構を構成している。第１光変形シート２１は物体側に伸び、第２光変形シート２２は像側に伸びており、それぞれ他端が第１鏡筒１４の周面内壁に固定してあり、第１レンズ８ａと第１鏡筒１４とを連結している。一端が同じ位置に固定された各組みの各光変形シート２１，２２とで第１レンズ８ａの径方向外側に向かって開いた略Ｖ字形状になっている。なお、1組の第１，２光変形シート２１，２２の代わりに、１枚の光変形シートの中央部を第１レンズ８ａの外周縁に固定し、略Ｖ字状に開くように両端を第１鏡筒１４の周面内壁に固定してもよい。また、結像状態の調整する際に、光軸直交方向に第１レンズ８ａをスライドさせる必要がなければ、第１光変形シート２１だけ、あるいは第２光変形シート２２だけで構成することもできる。
【００２４】
各光変形シート２１，２２は、波長が３６６ｎｍ付近の紫外線の照射により平坦な形状から屈曲変形（湾曲）し、波長が５４０ｎｍ付近の可視光の照射により元の平坦な形状に戻り、さらに紫外線，可視光の照射を停止したときの状態を保持する性質を有したものであり、アゾベンゼン分子を主原料とする高分子材料（プラスチック）をシート状にしたものが用いられる。このような高分子材料は、英国雑誌「ＮＡＴＵＲＥ」（Vol.245 11 SEPTEMBER 2003 ）などで知られている。
【００２５】
各光変形シート２１，２２のそれぞれの湾曲の度合を調節することにより、第１レンズ８ａを移動させてピント及び結像状態を調整する。各光変形シート２１，２２に可視光、紫外線を照射するために、第１鏡筒１４の周面には、各光変形シート２１，２２に対応して開口２３を設けてある。
【００２６】
第２鏡筒１５には、前述のように第２レンズ８ｂが組み込まれ、また絞り板１７が前面の前部開口に組み付けてある。絞り板１７には、撮影レンズ８の絞りである絞り開口１７ａを設けてある。上記の第１レンズ８ａ，絞り開口１７ａ，第２レンズ８ｂによってパンフォーカスタイプの撮影光学系が構成される。第２鏡筒１５の後端に開口が形成され、この開口を塞ぐようにセンサ基板２４が固定されている。センサ基板２４にはイメージセンサ２５が実装されており、イメージセンサ２５の受光面に撮影光学系によって被写体像が結像される。
【００２７】
イメージセンサ２５から出力される撮影信号は、センサ基板２４上の信号処理回路（図示せず）に入力されて所定の信号処理が行われる。イメージセンサ２５は、撮影モード下では、一定の周期で繰り返し撮影を行って撮影信号を出力し、これに各種の信号処理を行って画像データを生成する。そして、得られる画像データに基づいて、受話器ユニット４の内面側に設けられたＬＣＤに撮影中の被写体がスルー画像として表示される。そして、キー操作部１０を操作して撮影指示を行うと、その直後に得られる一画面分の画像データが内蔵メモリに書き込まれて保存される。
【００２８】
ところで、第１レンズ８ａ，第２レンズ８ｂは、例えば、外形寸法や厚み、面形状，屈折率が設計値どおりにならないことがある。そこで、カメラユニット７を受話器ユニット４に組み込む前に、撮影レンズ８のピント調整と同時に、結像状態の調整が行われる。
【００２９】
図４に撮影レンズ８のピント調整及び結像状態の調整を行うレンズ調整装置３０の構成を示す。なお、この例では、前述のように第１レンズ8ａを補正レンズとしてあり、第１レンズ８ａについて調整を行う。チャート板３１は、平板に所定のパターン、例えば空間周波数が均一の矩形波チャートやＳｉｎ波チャート等を描いたの図柄を描いたものであり、レンズ調整装置３０にセットされたカメラユニット７の前方に配されるようにしてある。カメラユニット７は、その撮影レンズ８の光軸がチャート板３１と垂直となるように配される。カメラユニット７からチャート板３１までの距離は、設計上の撮影レンズ８のピント位置と同じ距離になっている。チャート板３１は、調整時には照明装置によって均一に照明される。
【００３０】
システムコントローラ３２は、レンズ調整装置３０の各部を制御する。ドライバ３３は、セットされたカメラユニット７を駆動し、カメラユニット７でチャート板３１の撮影を行わせる。信号処理部３４は、イメージセンサ２５から出力される撮影信号に対してデジタルカメラと同様の信号処理を行い、撮影信号を画像データに変換して出力する。なお、カメラユニット７に搭載されたドライバ及び信号処理部を作動させて画像データを取得してもよい。
【００３１】
解析処理部３５は、撮影信号に基づいて光変形シートに照射する光源を制御するものであって、信号処理部３４からの画像データを用いて、撮影中のチャート板３１のボケ量、ボケの分布等から結像状態，ピント状態を判別し、その結果に応じてピントが合致し、また結像状態が最良となるように各レーザ装置３６を駆動する。なお、ボケ量については、例えばそれを判断すべき部分のコントラストの高低によって知ることができる。
【００３２】
各レーザ装置３６は、第１鏡筒１４の開口２３毎に設けてあり、それぞれ第１光変形シート２１に対応する第１ユニット３６ａと、第２光変形シート２２に対応する第２ユニット３６ｂとからなる。第１ユニット３６ａは、第１光変形シート２１に対して波長が３６６ｎｍ付近の紫外線と、波長が５４０ｎｍ付近の可視光とを選択的に照射する。同様に、第２ユニット３６ｂは、第２光変形シート２２に対して紫外線と可視光とを選択的に照射する。
【００３３】
上記のように、第１光変形シート２１と第２光変形シート２２のそれぞれに対して、レーザ装置３６からの紫外線あるいは可視光を照射することにより、第１光変形シート２１と第２光変形シート２２とを独立させて湾曲させたり、平坦化することができる。そして、各光変形シート２１，２２の湾曲の度合をそれぞれ変化させることにより、第１レンズ８ａの光軸方向のスライドと、光軸直交方向のスライドと、光軸直交方向を軸とした回動とを行うことができる。
【００３４】
例えば、ピント調整のために第１レンズ８ａを光軸Ｐに沿って例えば物体側にスライドさせる場合には、各第１光変形シート２１に紫外線を照射するとともに、各第２光変形シート２２に可視光を照射する。逆に像側にスライドさせる場合には、各第１光変形シート２１に可視光を照射し、各第２光変形シート２２に紫外線を照射する。
【００３５】
結像状態を調整するために、第１レンズ８ａを光軸直交方向を軸として回動する場合には、１組あるいは２組の各光変形シート２１，２２に対して異なる種類の光（紫外線，可視光）を照射する。また、第１レンズ８ａを光軸直交方向（第１レンズ８ａの径方向）にスライドする場合には、スライド方向とそのスライド量とを、第１レンズ８ａの中心から各光変形シート２１，２２が固定された第１レンズ８ａの外周縁上の３カ所に向かう３つのベクトルに分解し、そのベクトルの正負に応じて紫外線、可視光のいずれかを照射するかを決定し、光変形シートの湾曲（平坦化）の度合がベクトルの大きさに応じたものとなるようにする。なお、ベクトルが「正」のときには、そのベクトルに対応する各光変形シート２１，２２に紫外線を照射して、ベクトルが「負」のときには、そのベクトルに対応する各光変形シート２１，２２に可視光を照射する。
【００３６】
次に上記構成の作用について説明する。カメラユニット７は、その組み付け完了後、調整工程に送られて、レンズ調整装置３０にセットされる。セット完了後に、ドライバ３３により撮影レンズ８を通してのイメージセンサ２５によるチャート板３１の撮影が開始される。この撮影によって得られる撮影信号が信号処理部３４で各種信号処理が施されて画像データに変換され、この画像データが解析処理部３５に送られる。
【００３７】
解析処理部３５では、入力される画像データに基づいてイメージセンサ２５によって撮影されているチャート板３１のボケ状態やボケの分布が調べられ、結像状態、ピント状態が解析される。そして、その解析結果に基づいた調整信号が各レーザ装置３６に送られる。具体的には、撮影画像の中心でチャート板にピントが合致し、撮影画像の４隅の各位置におけるピントのボケ量が同じとなるように第１レンズ８ａを移動するように各レーザ装置３６が駆動される。
【００３８】
なお、結像状態，ピント状態を解析する際に、レーザ装置３６を駆動して、第１レンズ８ａをスライド、回動させて情報を得るようにしてもよい。また、この例では、ボケ量，ボケの分布を解析しているが、例えばチャート板３１に格子パターンを描いておき、その像の歪みの方向や程度、分布等から結像状態を解析してもよい。
【００３９】
調整信号の入力により各レーザ装置３６の各ユニット３６ａ，３６ｂからは紫外線あるいは可視光が対応する光変形シート２１，２２に対して照射される。もちろん、第１レンズ８ａの光軸の状態，ピント状態によっては、紫外線，可視光のいずれもが照射されない場合もある。
【００４０】
紫外線または可視光の照射の結果、各光変形シート２１，２２は照射された光の種類に応じて屈曲、あるいは平坦な形状に戻るように変形し、これに伴って第１レンズ８ａが光軸方向にスライド、あるいは光軸直交方向にスライドし、さらには光軸直交方向を軸として回動する。
【００４１】
上記のように各レーザ装置３６を駆動している間にも、イメージセンサ２５での撮影が継続され、ボケ量やボケ分布が解析処理部３５によって監視される。そして、撮影画像の中心にピントが合い、撮影画像の４隅の各位置におけるピントのボケ量が同じとなって、適切なチャート像が得られた時点で各レーザ装置３６の駆動が停止される。光変形シート２１，２２はレーザ装置３６からの光の照射が絶たれた時点での形状を維持する。この後に接着剤を各孔１９に滴下して第１レンズ８ａを支持軸１８に固着することによって調整工程が完了する。
【００４２】
上記実施形態では第１レンズ８ａだけの調整を行っているが、レンズ装置の構成に応じて、その他のレンズや全部のレンズの調整を行うこともできる。また、調整工程の完了後に光変形シート２１，２２を取り除くようにしてもよい。
【００４３】
上記実施形態では、解析処理部３５によって、ボケ量やボケ分布から、結像状態，ピント状態を自動解析しているが、図５に示すように、結像状態，ピント状態の解析結果を表示装置３８に表示し、その表示を見ながら操作部３９を操作して、光軸状態，ピント状態が適切となるように調整してもよい。この例では、操作部３９の操作に応じてコントローラ３２によってレーザ装置３６が駆動される。
【００４４】
図６及び図７に示す実施形態は、レンズ調整装置をカメラユニットに内蔵した例を示すものであり、同じ部材には共通の符号を付してある。図６に示すように、カメラユニット４０は、システムコントローラ４２，ドライバ４３，信号処理部４４、解析処理部４５，レーザ装置４６を内蔵している。システムコントローラ４２は、カメラユニット４０の各部を制御する。ドライバ４３は、イメージセンサ２５を駆動し、信号処理部４４は、イメージセンサ２５から出力される撮影信号に対して信号処理を行い、撮影信号を画像データに変換して出力する。これらドライバ４３，信号処理部４４は、これまでのデジタルカメラに搭載されているものと同じである。解析処理部４５は、先の実施形態の解析処理部３５と同じ機能を有するものであり、信号処理部４４から入力される画像データに基づいて判断したボケ量、ボケの分布から、結像状態，ピント状態を解析し、その結果に基づいてレーザ装置４６を駆動する。
【００４５】
図７に示すように、レーザ装置４６は、先の実施形態のレーザ装置３６と同様なものであり、第１ユニット４６ａ，第２ユニット４６ｂとからなる。レーザ装置４６は、光変形シート２１，２２に対応する第１鏡筒１４の周面の位置に組み付けられており、周面の内面側に紫外線，可視光を照射する部分が露呈されており、対応する光変形シートに紫外線と可視光とを選択的に照射する。
【００４６】
この例では、キー操作部１０の操作でレンズ調整を指示すると、システムコントローラ４２の制御下で上記実施形態と同様な手順で第１レンズ８ａの調整が行われる。これによれば、例えば修理時に携帯電話を分解しなくてもレンズ調整を行うことができる。
【００４７】
なお、図７に示されるように撮影レンズに組み込まれたレーザ装置４６に、外部のレンズ調整装置から調整信号を与えてレンズ調整を行うこともできる。
【００４８】
上記各実施形態では、移動機構として光変形シートを用いているが、この他の部材や装置を用いてレンズ位置を調整してもよい。また、カメラユニットに搭載するイメージセンサを用いてチャート板を撮影しているが、レンズ調整装置に設けたイメージセンサで撮影する構成としてもよい。さらに、カメラユニットを携帯電話に組み込んだ例について説明したが、本発明は、ＰＤＡやパーソナルコンピュータに組み込まれるデジタルカメラ、単体としてのデジタルカメラにも利用できる。
【００４９】
次にズームタイプの撮影レンズの各ズーム位置毎に良好な結像状態が得られるようにしたデジタルカメラの例について説明する。デジタルカメラの構成を示す図８において、マイクロコンピュータ５０は、レリーズボタンやズームボタン等からなる操作部５１からの操作信号に応じてデジタルカメラの各部を制御する。
【００５０】
マイクロコンピュータ５０には、ＲＯＭ５０ａ，ＲＡＭ５０ｂが接続されている。ＲＯＭ５０ａには、デジタルカメラの各種動作を制御するためのプログラムを記憶してあり、マイクロコンピュータ５０は、そのプログラムにしたがって各部を制御して撮影を行う。また、ＲＯＭ５０ａのプログラムには、測定用プログラムが含まれており、マイクロコンピュータ５０は、その測定用プログラムにしたがって各部を制御することにより、後述するズーム位置毎の補正レンズ情報を決定する。ＲＡＭ５０ｂは、プログラム実行時に必要な各種変数などが一時的に書き込まれるワークメモリとして利用される。
【００５１】
撮影レンズ５３は、ズームタイプのものであって、ピント合わせ用のフォカースレンズ５４と、変倍用のズームレンズ５５と、補正レンズ５６とからなる。これら各レンズ５４〜５６は、１枚のレンズで構成してもよく複数枚のレンズで構成してもよい。撮影レンズ５３は、例えば焦点距離が段階的に変化するステップズームであって、変倍レンズ５５は焦点距離に応じたズーム位置にステップ移動される。
【００５２】
レンズ駆動ユニット５７は、フォーカスレンズ５４，変倍レンズ５５をそれぞれ光軸Ｐに沿った方向（以下、光軸方向）に移動するための、モータ、モータを駆動するドライバ等からなる。マイクロコンピュータ５０は、このレンズ駆動ユニット５７を介してフォーカスレンズ５４，変倍レンズ５５を光軸方向に移動することで、ピント合せ、ズーミングを行う。レンズ駆動ユニット部５７は、撮影レンズ５３の焦点距離に応じた、すなわち変倍レンズ５５のズーム位置を検出するセンサを備えており、ズーム位置に応じたズーム位置情報をマイクロコンピュータ５０に送る。
【００５３】
補正レンズ駆動ユニット５８は、マイクロコンピュータ５０の制御の下で補正レンズ５６を移動する。補正レンズ５６の移動は、光軸Ｐと直交する光軸直交方向へのスライドと、光軸直交方向を軸とする回動方向の回動とがあり、この補正レンズ５６の移動によって各ズーム位置における結像状態を最良にする。
【００５４】
撮影レンズ５３の背後に、イメージセンサ５９が配されており、イメージセンサ５９は、光学的な被写体像を電気的な撮影信号に変換する。撮影信号は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路６１によってノイズ除去が行われた後に、Ａ／Ｄ変換器６２に入力されて画像データに変換される。Ａ／Ｄ変換器６２からの画像データは、データ処理部６３に送られる。
【００５５】
データ処理部６３は、画像データに対してガンマ補正，ホワイトバランスの調整，データ圧縮，データ伸長等の種々のデータ処理を行う。また、このデータ処理部６３は、入力される画像データを用いて撮影中の画像のコントラストに応じたＡＦ信号を生成し、これをマイクロコンピュータ５０に送る。マイクロコンピュータ５０は、このＡＦ信号に基づいて、撮影中の画像のコントラストが最大となるようにレンズ駆動ユニット５７を介してフォーカスレンズ５４を移動することでピント合せを行う。
【００５６】
撮影モード下でレリーズボタンを操作していないときには、データ処理部６３でガンマ補正，ホワイトバランスの調整が行われた画像データがマイクロコンピュータ５０を介して次々に画像表示部６５に送られ、動画として表示される。また、レリーズボタンが押圧操作されると、その直後の撮影で得られる画像データが、ガンマ補正，ホワイトバランスの調整，データ圧縮が施されてから、マイクロコンピュータ５０を介してメディアＩ／Ｆ６６に送られてメモリカード６７に記録される。
【００５７】
画像表示部６５は、撮影中の画像やメモリカード６７に記録されている画像を表示するＬＣＤやそのドライバ等から構成され、入力される画像データに基づいてＬＣＤに画像を表示する。メディアＩ／Ｆ６６は、デジタルカメラに装着されたメモリカード６７への画像データの書き込み、読み出しを行う。再生時には、メディアＩ／Ｆ６６によってメモリカード６７から画像データが読み出され、その画像データがデータ処理部３２でデータ伸長されてから画像表示部６５に送られることで、メモリカード６７に記録されている画像が表示される。
【００５８】
マイクロコンピュータ５０にＥＥＰＲＯＭ６８を接続してある。このＥＥＰＲＯＭ６８には、変倍レンズ５５のズーム位置毎の補正レンズ情報が記録されている。この補正レンズ情報は、例えば製造時に測定用プログラムを実行することでＥＥＰＲＯＭ６８に記録される。補正レンズ情報は、補正レンズ５６の光軸直交方向のスライドについてのスライド方向及びスライド量と、光軸直交方向を軸とする回動について回動軸の方向及び回動量とを示すものとなっている。なお、補正レンズ情報をメモリカードに記録して、撮影時に読み出すようにしてもよい。
【００５９】
撮影モード下では、マイクロコンピュータ５０は、レンズ駆動ユニット５７からのズーム位置情報に応じた補正レンズ情報をＥＥＰＲＯＭ６８から読み出して、この補正情レンズ情報に基づいて補正レンズ駆動ユニット５８を駆動し、補正レンズ５６を補正情レンズ情報に示される位置に移動した状態にする。
【００６０】
図９に補正レンズ駆動ユニット５８の概略を示す。移動機構としての補正レンズ駆動ユニット５８は、光軸直交方向と、光軸直交方向を軸とした回動方向とに補正レンズ５６を移動するアクチュエータ部７１，マイクロコンピュータ５０からの制御信号に応じてアクチュエータ部７１を駆動するドライバ７２と、補正レンズ５３の位置、すなわち光軸直交方向についてのスライド方向及びスライド量、光軸直交方向を軸とする回動について回動軸の方向及び回動量を検出し、それらを検出情報としてマイクロコンピュータ５０に送る位置検出部７３とからなる。
【００６１】
図９に示されるように、補正レンズ５６の中心を通り、光軸Ｐに直交し、かつ互いに直交する２つの軸をＸ軸，Ｙ軸としたときに、アクチュエータ部７１は、Ｘ軸に沿った方向（以下、Ｘ軸方向），Ｙ軸に沿った方向（以下、Ｙ軸方向），Ｘ軸を回転軸にした回動方向、Ｙ軸を回転軸にした回動方向とのそれぞれの方向に独立して補正レンズ５６を移動（スライド・回動）する。
【００６２】
図１０に一例を示すように、補正レンズ５８は、リング７５内に軸支されており、このリング７５に固定された第１アクチュエータ７１ａによってＹ軸を中心に回動される。リング７５は、保持枠７６の開口内に軸支されており、この保持枠７６に固定された第２アクチュエータ７１ｂによってＸ軸を中心に回動される。第３アクチュエータ７６ｃは保持枠７６に取り付けられ、この保持枠７６をＸ軸方向にスライドする。鏡筒（図示省略）に取り付けられた第４アクチュエータは、第３アクチュエータ７６ｃを保持しており、第３アクチュエータ７１ｃとともに保持枠７６をＹ軸方向にスライドする。これにより、補正レンズ５６は、任意の光軸直交方向にスライド自在であり、また任意の光軸直交方向を軸とした回動方向に回動自在となっている。
【００６３】
上記構成の作用について説明する。メーカでの製造工程において、デジタルカメラの組み立て完了後に補正レンズ情報を決定・記録する。この場合には、平面に所定のパターンが描かれたチャート板の正面にデジタルカメラをセットした後に、操作部５１が操作されて、デジタルカメラが測定モードとされる。測定モードとなると、マイクロコンピュータ５０は、測定用プログラムの実行する。
【００６４】
補正レンズ情報の測定手順の概略を図１１に示すように、マイクロコンピュータ５０の制御の下、レンズ駆動ユニット５７によって変倍レンズ５５が広角端位置にセットされてから、イメージセンサ５９が作動されて撮影が開始される。これにより、チャート板を撮影した撮影信号がイメージセンサ５９から出力されるようになり、撮影信号はＣＤＳ回路６１，Ａ／Ｄ変換器６２を介して画像データに変換されてからデータ処理部６３に送られる。すると、データ処理部６３が入力される画像データに基づき撮影中の撮影画像のコントラストに応じたＡＦ信号を生成し、これをマイクロコンピュータ５０に送る。
【００６５】
マイクロコンピュータ５０は、データ処理部６３からのＡＦ信号を参照しながら、レンズ駆動ユニット５７を介してフォーカスレンズ５４を光軸方向に移動し、撮影レンズ５３を通してイメージセンサ５９で撮影中の撮影画像のコントラストが最大となる位置にフォーカスレンズ５４をセットする。
【００６６】
上記のようにして、コントラスト検出方式により、チャート板にピント合わせを行った後、マイクロコンピュータ５０によって、イメージセンサ５９で撮影中の撮影画像の４隅について、それぞれ適当な個数の画素の画像データを用いて、ピントのボケ量が同じであるか否かが調べられる。４隅でのピントのボケ量が異なる場合には、マイクロコンピュータ５０によって撮影画像中の各位置でのボケ量の差やボケの分布等が解析され、４隅でのピントのボケ量が同じするための補正レンズ５６の移動方向、移動量が求められる。
【００６７】
そして、上記のように求めた移動方向、移動量に基づいて補正レンズ駆動ユニット５８が駆動され、補正レンズ５６が光軸直交方向にスライド，あるいは光軸直交方向を軸とする回動方向に回動される。この後、再び４隅でのピントのボケ量が同一であるか否かが調べられ、４隅でのピントのボケ量が異なる場合には、再度解析が行われて、補正レンズ駆動ユニット５８を介して補正レンズ５６が移動される。
【００６８】
上記のようにして、撮影画像の４隅のピントのボケ量が同一となると、マイクロコンピュータ５０は、その時点で補正レンズ駆動ユニット５８から出力されている補正レンズ５６の光軸直交方向のスライド方向及びスライド量、光軸直交方向を軸とする回動についての回動軸方向及び回動量の各情報を持つ検出情報を読み込み、この検出情報を広角端に対応した補正レンズ情報としてＥＥＰＲＯＭ６８に記録する。
【００６９】
なお、４隅のピントのボケ量が同一となるように補正レンズ５６を移動させる際に、各位置でのボケ量を監視しながら補正レンズ５６を移動し、ボケ量が同一となった時点で補正レンズの移動を停止して、補正レンズ情報を取得するようにしてもよい。
【００７０】
広角端に対応した補正レンズ情報を記録した後に、変倍レンズ５５が望遠側に１ステップ分移動される。この後に上記と同様な手順によって、撮影画像の４隅のピントのボケ量が同一となるように補正レンズ５６を移動し、得られる検出情報を広角端から１ステップ分移動させたズーム位置での補正情報としてＥＥＰＲＯＭ６８に記録する。以下、同様にして、変倍レンズ５５を１ステップずつ望遠端に向けて移動しながら、撮影画像の４隅のピントのボケ量を評価して各ボケ量が同一となるように位置補正レンズ５６を移動し、その４隅のピントのボケ量が同一となる位置で得られる検出情報を補正レンズ情報としてＥＥＰＲＯＭ６８に順次に記録する。そして、望遠端の補正レンズ情報の記録が完了することで、測定が終了する。
【００７１】
撮影を行う場合には、これまでのデジタルカメラと同様にズームボタンを操作して撮影レンズ５３のズーミングを行い所望とする焦点距離としてから、レリーズボタンを押圧操作して、撮影を行う。
【００７２】
ズームボタンを操作すると、マイクロコンピュータ５０の制御によりレンズ駆動ユニット５７を介して変倍レンズ５５が望遠端、あるいは広角端に向けて移動される。ズームボタンの操作が解除されて変倍レンズ５５の位置が決まると、そのズーム位置に対応した補正レンズ情報がマイクロコンピュータ５０によってＥＥＰＲＯＭ６８から読み出される。
【００７３】
そして、マイクロコンピュータ５０は、補正レンズ駆動ユニット５８からの検出情報を参照しながら、補正レンズ駆動ユニット５８を介して補正レンズ５６を移動する。そして、検出情報が補正レンズ情報と同じとなった時点で補正レンズ５６の移動が停止されて固定される。これにより、セットされているズーム位置において撮影画像の４隅のピントのボケ状態が同一となる位置に補正レンズ５６がスライドあるいは回動されて固定され、最も好ましい結像状態になる。
【００７４】
補正レンズ５６の固定後、イメージセンサ５９での撮影により得られる画像データに基づいて、撮影画像のコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズ５４が移動され、撮影中の被写体にピントが合致される。そして、レリーズボタンを押圧操作すると、その直後の撮影で得られる１フレーム分の画像データがデータ処理部６３からマイクロコンピュータ５０を介してメディアＩ／Ｆ６６に送られ、メモリカード６７に記録される。
【００７５】
以上のようにして、メモリカード６７に記録される撮影画像は、いずれのズーム位置で撮影を行っても、そのズーム位置に最も適切となる結像状態で撮影されているので、片ボケがない高い画質となっている。
【００７６】
上記実施形態では、デジタルカメラに補正レンズ情報を取得する機能を内蔵させたが、外部の測定装置からの制御でデジタルカメラの各部を駆動し、補正レンズ情報を取得し、これをデジタルカメラ内の記憶手段に書き込むようにしてもよい。また、上記各実施形態では、撮影画像の各位置におけるボケ量の差、ボケの分布に基づいて補正レンズを移動し、最良の結像状態となる補正レンズの移動方向や移動量を決めているが、この他の方法で補正レンズの移動方向や移動量を決めてもよい。
【００７７】
図１２は補正レンズの移動方向や移動量を決める際の撮影画面内の各位置におけるピントのズレ量を測定し、その結果に基づいて補正レンズの位置を決定する例を示すものである。なお、上記実施形態のデジタルカメラにおいて、マイクロコンピュータ５０の制御でピントのズレ量を測定する場合を例にして説明するが、図４に示すレンズ調整装置などにも利用できることはいうまでもない。
【００７８】
測定を行う場合には、撮影レンズ５３の前面に空間周波数が均一の矩形波チャートやＳｉｎ波チャート等を描いたチャート板を配し、これを撮影レンズ５３を通してイメーージセンサ５９で撮影した状態とする。なお、補正レンズ５６は、例えば所定の原点位置に補正レンズ５６にセットした状態とされる。
【００７９】
撮影開始後、レンズ駆動ユニット５７内のフォーカス用モータに駆動パルスを供給して、フォーカスレンズ５４を例えば近距離側から遠距離側に向けて微小な移動量ずつ移動させる。このときに、フォーカスレンズ５４のレンズ位置が、例えばフォーカスレンズ５４の原点位置からその位置に移動するまでにフォーカス用モータに供給する駆動パルスのパルス数で測定される。なお、フォーカスレンズ５４を移動する範囲は、移動可能な全範囲である必要はなく、チャート板までの撮影距離に対応する位置を中心とし、結像位置のズレ量をカバーするだけの移動量の範囲でよい。
【００８０】
マイクロコンピュータ５０は、フォーカスレンズ５４を移動する毎に、イメージセンサ５９で撮影されデータ処理部６３でデータ化された撮影画像を取得する。そして、取得した撮影画像を複数の領域、例えば縦９×横９の領域に分割し、各領域についてピントを評価し、そのピントの評価値を対応するフォーカスレンズ５４のレンズ位置とともに、例えばＲＡＭ５０ｂに記憶する。評価値としては、例えばコントラストの高低を数値化したものが用いられる。
【００８１】
各レンズ位置についてピントの評価値を取得した後、マイクロコンピュータ５０は、ＲＡＭ５０ｂに記録した評価値を調べ、各領域のぞれぞれについて、評価値が最も高くなるレンズ位置を特定する。すなわち、ピントがあっているレンズ位置が領域毎に特定される。そして、各領域の特定されたレンズ位置（パルス数）と、撮影画像の中央の領域の特定されたレンズ位置（パルス数）の差をそれぞれ求める。このようにして求められた各差は、撮影画像中心を基準とした、撮影レンズ５３による像面位置のズレ量を領域毎に表したものとなる。これら各ズレ量に基づいて、良好な結像状態とすることができる補正レンズ５６の回動量と、その回動の軸とする光軸と直交する方向を決める。なお、各領域におけるズレ量がわかると、イメージセンサ２５の受光面に対する撮影レンズ５３による結像面の傾き向き、程度を知ることができるので、結果として補正レンズ５６をいずれの光軸直交方を軸にしてどの程度回動すれば、良好な結像状態となるかを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明を実施したカメラユニットを内蔵した携帯電話の外観を示す斜視図である。
【図２】カメラユニットの要部構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１レンズの孔とガイド軸との径の大小を示す説明図である。
【図４】レンズ調整装置の構成を示すブロック図である。
【図５】光軸状態，ピント状態の解析結果を表示する例のレンズ調整装置の構成を示すブロック図である。
【図６】レンズ調整装置を組み込んだカメラユニットの例の構成を示すブロック図である。
【図７】撮影レンズにレーザ装置を組み込んだカメラユニットの要部構成を示す分解斜視図である。
【図８】焦点距離毎に補正レンズを位置を補正するデジタルカメラの例を示すものである。
【図９】補正レンズ駆動ユニットの構成を示すブロック図である。
【図１０】補正レンズを支持する構造を示す説明である。
【図１１】補正レンズの補正レンズ情報を測定するときの手順を示すフローチャートである。
【図１２】撮影レンズの像面の位置のズレを測定して補正レンズの位置を決定する例を示すものである。
【符号の説明】
【００８３】
７ カメラユニット
８ 撮影レンズ
８ａ，８ｂレンズ
１４，１５ 鏡筒
２１，２２ 光変形シート
２３ 開口
２５，５９ イメージセンサ
３１ チャート板
３４，４４ 解析処理部
３６，４６ レーザ装置
５０ マイクロコンピュータ
５３ 撮影レンズ
５５ 変倍レンズ
５６ 補正レンズ
５８ 補正レンズ駆動ユニット
６８ ＥＥＰＲＯＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像状態を調整するレンズ装置、レンズ調整装置、及び調整方法、並びにカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサ等のイメージセンサを用いたデジタルカメラや、このデジタルカメラが組み込まれた携帯電話，情報携帯端末（ＰＤＡ）等が広く普及している。デジタルカメラでは、撮影レンズでイメージセンサ上にで被写体像を結像させ、その被写体像を電気的な撮影信号に変換し、さらにその撮影信号をデジタルデータに変換して記録媒体に記録している。
【０００３】
撮影レンズをカメラに組み込むにあたっては、撮影レンズを構成する各レンズを精度良く組み立てられる。また、例えばデジタルカメラの場合には、撮影レンズとイメージセンサとの相対位置合わせも同時に調整される。このような調整は、イメージセンサ上に、被写体像を適切に結像するために高い調整精度が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、撮影レンズを構成するレンズは、例えばレンズ面となる球面形状や非球面形状、外形寸法や厚みなどに誤差が入ることがあり、さらには屈折率が設計値どおりにならないことがある。このため、撮影レンズを精度良く組み立てたとしても、好ましい結像状態が得られないことがあった。例えば撮影レンズには少なからず収差としての像面湾曲があり、撮影画面の中心でピントが合致していても画面周辺部のピントが多少なりともズレていることは避けらないが、画面周辺部のボケ量が不均一になる、いわゆる片ボケが発生することがあった。この片ボケのような不適切な結像状態を修正するには、さらに精度の高い調整作業が必要であるが、このような調整作業は、時間がかかり効率が悪いという問題とともに、調整精度がでにくいという問題があった。また、撮影レンズの一部レンズあるいは全レンズが光軸に沿って移動する場合には、その移動によってレンズの姿勢が変化してしまい、特定のレンズ位置で好ましい結像状態が得られたとして、他のレンズ位置では結像状態が不適切になることがあった。
【０００５】
本発明は上記問題を解消するためになされたもので、好ましい結像状態に簡便に調整することができるレンズ装置、レンズ調整装置，及び調整方法を提供することを目的とする。また、好ましい結像状態に簡便に調整した状態で撮影を行うことができるカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のレンズ装置では、補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、第１の波長の光及び第２の波長の光を鏡筒の外部から光変形シートに照射するために、前記鏡筒に設けられた開口とを備えたものである。
【０００７】
請求項２記載のレンズ装置では、補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、前記鏡筒に設けられ、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源とを備えたものである。
【０００８】
請求項３記載のレンズ調整装置では、撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサを用いて、所定パターンが描かれた平面板をレンズ装置を通して撮影し、得られる撮影信号に基づいて、レンズ装置に設けた補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を駆動させる制御手段を備えたものである。
【０００９】
請求項４のレンズ調整装置では、移動機構を、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートとし、光変形シートの変形または復元によって補正レンズを移動するようにし、制御手段を、撮影信号に基づいて、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源を制御するようにしたものである。
【００１０】
請求項５記載のカメラでは、上記のレンズ装置と、このレンズ装置を通して撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサと、所定パターンが描かれた平面板を撮影して得られる撮影信号に基づいて光源を駆動し、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する制御手段とを備えたものである。
【００１１】
請求項６記載のカメラでは、補正レンズ及びこの補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を有するレンズ装置と、結像状態を最良とする光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向での補正レンズの位置を示す補正レンズ情報を記憶した記憶手段と、前記移動機構を駆動し、前記記憶手段から読み出した補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させる制御手段とを備えたものである。
【００１２】
請求項７記載のカメラでは、レンズ装置が、ズームタイプのものであり、記憶手段には、レンズ装置の焦点距離毎に結像状態を最良とする補正レンズ情報を記憶しておき、制御手段を、レンズ装置に応じた補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させるようにしたものである。
【００１３】
請求項８記載のレンズ装置の調整方法では、レンズ装置の光軸に対して垂直に配された所定パターンが描かれた平面板を、前記レンズ装置を通して撮影装置で撮影しながら、レンズ装置のフォーカスレンズを移動させて、ピントが合致するフォーカスレンズの移動位置を撮影画面を複数に分割した各領域のそれぞれについて測定し、この測定で得られる各フォーカスレンズの移動位置の相対的なズレ量に基づいて、光軸に直交する方向を軸とした回動方向におけるレンズ装置の補正レンズの位置を決定するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、補正レンズとともに光変形シートを鏡筒内に組み込んで、この光変形シートの変形，復元を使ってレンズを移動させるので、構造を複雑化させることなく、片ボケのない適切な結像が得られるように調整することができる。また、本発明によれば、所定パターンが描かれた平面板をレンズ装置を通して撮影し、その撮影で得られる撮影信号に基づいて補正レンズの位置を移動させるようにすることで、簡単にしかも高精度で片ボケのない適切な結像が得られるように調整することができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、補正レンズ及びこの補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構をレンズ装置に設け、記憶しておいた補正レンズ情報に示される位置に補正レンズを移動させるようにすることで、高精度で片ボケのない適切な結像が得られる状態で撮影を行うことができ、また焦点距離毎に補正レンズ情報を記憶しておき、ズームタイプのレンズ装置の設定された焦点距離に応じた補正レンズ情報に基づいて補正レンズを移動させることにより、各焦点距離で適切な結像を得ることができる。
【００１６】
所定パターンが描かれた平面板を撮影装置で撮影しながら、フォーカシングを行って、撮影画面を複数に分割した各領域のそれぞれについてピントが合致するフォーカスレンズの移動位置を測定し、この測定で得られる各フォーカスレンズの移動位置の相対的なズレ量に基づいて、光軸に直交する方向を軸とした回動方向におけるレンズ装置の補正レンズの移動位置を決めることにより、適切な結像が得るための補正レンズの位置を簡単に決めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施したデジタルカメラ内蔵型の携帯電話の外観を図１に示す。この携帯電話２は、ヒンジ部３により折り畳み自在に連結された受話器ユニット４と送話器ユニット５とからなる。受話器ユニット４には、アンテナ６の他、その内面側にＬＣＤ（液晶ディスプレイ）や受話スピーカ等が組み込まれている（図示省略）。また、この受話器ユニット４にはカメラユニット７が内蔵され、その背面に撮影レンズ（レンズ装置）８が露出している。
【００１８】
送話器ユニット５の内面側には、送話マイク９，ダイヤル操作や各種設定を行うためのキー操作部１０等を設けてある。このキー操作部１０を操作することで、撮影モードとすることが可能であり、撮影モード下でキー操作部１０の所定のキーを操作することで、撮影レンズ８を通したカメラユニット７での撮影が行われ、得られる画像データが内蔵メモリに記録される。
【００１９】
図２にカメラユニット７の要部構成を示す。カメラユニット７は、大別して撮影レンズ８を構成する第１鏡筒１４及び第２鏡筒１５と、センサ基板２４とからなる。第１鏡筒１４には第１レンズ８ａが移動自在に収納してあり、第２鏡筒１５には第２レンズ８ｂが組み付けてある。第１鏡筒１４は、前面中央に撮影窓が形成され、その撮影窓に防塵用の透明なカバープレート１６を嵌め込んである。カバープレート１６は、受話器ユニット４の背面に露呈される。第２鏡筒１５の前面開口に組み付けられた絞り板１７の前面に、撮影レンズ８の光軸Ｐと平行な３本のガイド軸１８を突設してあり、各ガイド軸１８の一端は第１鏡筒１４の前面内側に固定してある。
【００２０】
３本のガイド軸１８は、光軸Ｐを軸にして１２０°の回転対称となる位置に設けられている。第１レンズ８ａの外周には、１２０°の回転対称となる位置に３個の孔１９を設けてあり、各孔１９にガイド軸１９が通される。図３に示すように、各孔１９の内径をガイド軸１８の外径よりも大きくしてある。
【００２１】
上記のような各孔１９にガイド軸１８をそれぞれ通した状態で、第１レンズ８ａが第１鏡筒１４内に収納されている。これにより、第１レンズ８ａは、ガイド軸１８に沿って、すなわち光軸Ｐに沿った方向（以下、光軸方向という）にスライド自在であり、このスライドでピント位置を調整することができる。また、孔１９の内径とガイド軸１８の外径の差分だけ、第１レンズ８ａは光軸Ｐと直交する任意の方向（以下、光軸直交方向という）にスライド自在であるとともに、第１レンズ８ａは光軸Ｐと直交する任意の方向を軸とした回動方向に回動自在である。これらの移動（スライド，回動）によって、イメージセンサ２５上での結像状態を変化させることができる。なお、この例では撮影レンズ８を構成するレンズのうち、結像状態の調整効果が大きい第１レンズ８ａを補正レンズとしているが、補正レンズを別途設けてもよい。
【００２２】
撮影レンズ８は、ピント位置が固定されたパンフォーカスタイプのものであって、第１レンズ８ａは、ピント調整と結像状態の完了の後に、各孔１９内に接着剤を滴下することにより、支持軸１８に固着される。
【００２３】
第１レンズ８ａの外周縁には、光軸Ｐを対称軸として１２０°の回転対称となる各位置に第１光変形シート２１，第２光変形シート２２の一端がそれぞれ固定されている。各光変形シート２１，２２は、ピント調整及び結像状態の調整をするために第１レンズ８ａを移動する移動機構を構成している。第１光変形シート２１は物体側に伸び、第２光変形シート２２は像側に伸びており、それぞれ他端が第１鏡筒１４の周面内壁に固定してあり、第１レンズ８ａと第１鏡筒１４とを連結している。一端が同じ位置に固定された各組みの各光変形シート２１，２２とで第１レンズ８ａの径方向外側に向かって開いた略Ｖ字形状になっている。なお、1組の第１，２光変形シート２１，２２の代わりに、１枚の光変形シートの中央部を第１レンズ８ａの外周縁に固定し、略Ｖ字状に開くように両端を第１鏡筒１４の周面内壁に固定してもよい。また、結像状態の調整する際に、光軸直交方向に第１レンズ８ａをスライドさせる必要がなければ、第１光変形シート２１だけ、あるいは第２光変形シート２２だけで構成することもできる。
【００２４】
各光変形シート２１，２２は、波長が３６６ｎｍ付近の紫外線の照射により平坦な形状から屈曲変形（湾曲）し、波長が５４０ｎｍ付近の可視光の照射により元の平坦な形状に戻り、さらに紫外線，可視光の照射を停止したときの状態を保持する性質を有したものであり、アゾベンゼン分子を主原料とする高分子材料（プラスチック）をシート状にしたものが用いられる。このような高分子材料は、英国雑誌「ＮＡＴＵＲＥ」（Vol.245 11 SEPTEMBER 2003 ）などで知られている。
【００２５】
各光変形シート２１，２２のそれぞれの湾曲の度合を調節することにより、第１レンズ８ａを移動させてピント及び結像状態を調整する。各光変形シート２１，２２に可視光、紫外線を照射するために、第１鏡筒１４の周面には、各光変形シート２１，２２に対応して開口２３を設けてある。
【００２６】
第２鏡筒１５には、前述のように第２レンズ８ｂが組み込まれ、また絞り板１７が前面の前部開口に組み付けてある。絞り板１７には、撮影レンズ８の絞りである絞り開口１７ａを設けてある。上記の第１レンズ８ａ，絞り開口１７ａ，第２レンズ８ｂによってパンフォーカスタイプの撮影光学系が構成される。第２鏡筒１５の後端に開口が形成され、この開口を塞ぐようにセンサ基板２４が固定されている。センサ基板２４にはイメージセンサ２５が実装されており、イメージセンサ２５の受光面に撮影光学系によって被写体像が結像される。
【００２７】
イメージセンサ２５から出力される撮影信号は、センサ基板２４上の信号処理回路（図示せず）に入力されて所定の信号処理が行われる。イメージセンサ２５は、撮影モード下では、一定の周期で繰り返し撮影を行って撮影信号を出力し、これに各種の信号処理を行って画像データを生成する。そして、得られる画像データに基づいて、受話器ユニット４の内面側に設けられたＬＣＤに撮影中の被写体がスルー画像として表示される。そして、キー操作部１０を操作して撮影指示を行うと、その直後に得られる一画面分の画像データが内蔵メモリに書き込まれて保存される。
【００２８】
ところで、第１レンズ８ａ，第２レンズ８ｂは、例えば、外形寸法や厚み、面形状，屈折率が設計値どおりにならないことがある。そこで、カメラユニット７を受話器ユニット４に組み込む前に、撮影レンズ８のピント調整と同時に、結像状態の調整が行われる。
【００２９】
図４に撮影レンズ８のピント調整及び結像状態の調整を行うレンズ調整装置３０の構成を示す。なお、この例では、前述のように第１レンズ8ａを補正レンズとしてあり、第１レンズ８ａについて調整を行う。チャート板３１は、平板に所定のパターン、例えば空間周波数が均一の矩形波チャートやＳｉｎ波チャート等を描いたの図柄を描いたものであり、レンズ調整装置３０にセットされたカメラユニット７の前方に配されるようにしてある。カメラユニット７は、その撮影レンズ８の光軸がチャート板３１と垂直となるように配される。カメラユニット７からチャート板３１までの距離は、設計上の撮影レンズ８のピント位置と同じ距離になっている。チャート板３１は、調整時には照明装置によって均一に照明される。
【００３０】
システムコントローラ３２は、レンズ調整装置３０の各部を制御する。ドライバ３３は、セットされたカメラユニット７を駆動し、カメラユニット７でチャート板３１の撮影を行わせる。信号処理部３４は、イメージセンサ２５から出力される撮影信号に対してデジタルカメラと同様の信号処理を行い、撮影信号を画像データに変換して出力する。なお、カメラユニット７に搭載されたドライバ及び信号処理部を作動させて画像データを取得してもよい。
【００３１】
解析処理部３５は、撮影信号に基づいて光変形シートに照射する光源を制御するものであって、信号処理部３４からの画像データを用いて、撮影中のチャート板３１のボケ量、ボケの分布等から結像状態，ピント状態を判別し、その結果に応じてピントが合致し、また結像状態が最良となるように各レーザ装置３６を駆動する。なお、ボケ量については、例えばそれを判断すべき部分のコントラストの高低によって知ることができる。
【００３２】
各レーザ装置３６は、第１鏡筒１４の開口２３毎に設けてあり、それぞれ第１光変形シート２１に対応する第１ユニット３６ａと、第２光変形シート２２に対応する第２ユニット３６ｂとからなる。第１ユニット３６ａは、第１光変形シート２１に対して波長が３６６ｎｍ付近の紫外線と、波長が５４０ｎｍ付近の可視光とを選択的に照射する。同様に、第２ユニット３６ｂは、第２光変形シート２２に対して紫外線と可視光とを選択的に照射する。
【００３３】
上記のように、第１光変形シート２１と第２光変形シート２２のそれぞれに対して、レーザ装置３６からの紫外線あるいは可視光を照射することにより、第１光変形シート２１と第２光変形シート２２とを独立させて湾曲させたり、平坦化することができる。そして、各光変形シート２１，２２の湾曲の度合をそれぞれ変化させることにより、第１レンズ８ａの光軸方向のスライドと、光軸直交方向のスライドと、光軸直交方向を軸とした回動とを行うことができる。
【００３４】
例えば、ピント調整のために第１レンズ８ａを光軸Ｐに沿って例えば物体側にスライドさせる場合には、各第１光変形シート２１に紫外線を照射するとともに、各第２光変形シート２２に可視光を照射する。逆に像側にスライドさせる場合には、各第１光変形シート２１に可視光を照射し、各第２光変形シート２２に紫外線を照射する。
【００３５】
結像状態を調整するために、第１レンズ８ａを光軸直交方向を軸として回動する場合には、１組あるいは２組の各光変形シート２１，２２に対して異なる種類の光（紫外線，可視光）を照射する。また、第１レンズ８ａを光軸直交方向（第１レンズ８ａの径方向）にスライドする場合には、スライド方向とそのスライド量とを、第１レンズ８ａの中心から各光変形シート２１，２２が固定された第１レンズ８ａの外周縁上の３カ所に向かう３つのベクトルに分解し、そのベクトルの正負に応じて紫外線、可視光のいずれかを照射するかを決定し、光変形シートの湾曲（平坦化）の度合がベクトルの大きさに応じたものとなるようにする。なお、ベクトルが「正」のときには、そのベクトルに対応する各光変形シート２１，２２に紫外線を照射して、ベクトルが「負」のときには、そのベクトルに対応する各光変形シート２１，２２に可視光を照射する。
【００３６】
次に上記構成の作用について説明する。カメラユニット７は、その組み付け完了後、調整工程に送られて、レンズ調整装置３０にセットされる。セット完了後に、ドライバ３３により撮影レンズ８を通してのイメージセンサ２５によるチャート板３１の撮影が開始される。この撮影によって得られる撮影信号が信号処理部３４で各種信号処理が施されて画像データに変換され、この画像データが解析処理部３５に送られる。
【００３７】
解析処理部３５では、入力される画像データに基づいてイメージセンサ２５によって撮影されているチャート板３１のボケ状態やボケの分布が調べられ、結像状態、ピント状態が解析される。そして、その解析結果に基づいた調整信号が各レーザ装置３６に送られる。具体的には、撮影画像の中心でチャート板にピントが合致し、撮影画像の４隅の各位置におけるピントのボケ量が同じとなるように第１レンズ８ａを移動するように各レーザ装置３６が駆動される。
【００３８】
なお、結像状態，ピント状態を解析する際に、レーザ装置３６を駆動して、第１レンズ８ａをスライド、回動させて情報を得るようにしてもよい。また、この例では、ボケ量，ボケの分布を解析しているが、例えばチャート板３１に格子パターンを描いておき、その像の歪みの方向や程度、分布等から結像状態を解析してもよい。
【００３９】
調整信号の入力により各レーザ装置３６の各ユニット３６ａ，３６ｂからは紫外線あるいは可視光が対応する光変形シート２１，２２に対して照射される。もちろん、第１レンズ８ａの光軸の状態，ピント状態によっては、紫外線，可視光のいずれもが照射されない場合もある。
【００４０】
紫外線または可視光の照射の結果、各光変形シート２１，２２は照射された光の種類に応じて屈曲、あるいは平坦な形状に戻るように変形し、これに伴って第１レンズ８ａが光軸方向にスライド、あるいは光軸直交方向にスライドし、さらには光軸直交方向を軸として回動する。
【００４１】
上記のように各レーザ装置３６を駆動している間にも、イメージセンサ２５での撮影が継続され、ボケ量やボケ分布が解析処理部３５によって監視される。そして、撮影画像の中心にピントが合い、撮影画像の４隅の各位置におけるピントのボケ量が同じとなって、適切なチャート像が得られた時点で各レーザ装置３６の駆動が停止される。光変形シート２１，２２はレーザ装置３６からの光の照射が絶たれた時点での形状を維持する。この後に接着剤を各孔１９に滴下して第１レンズ８ａを支持軸１８に固着することによって調整工程が完了する。
【００４２】
上記実施形態では第１レンズ８ａだけの調整を行っているが、レンズ装置の構成に応じて、その他のレンズや全部のレンズの調整を行うこともできる。また、調整工程の完了後に光変形シート２１，２２を取り除くようにしてもよい。
【００４３】
上記実施形態では、解析処理部３５によって、ボケ量やボケ分布から、結像状態，ピント状態を自動解析しているが、図５に示すように、結像状態，ピント状態の解析結果を表示装置３８に表示し、その表示を見ながら操作部３９を操作して、光軸状態，ピント状態が適切となるように調整してもよい。この例では、操作部３９の操作に応じてコントローラ３２によってレーザ装置３６が駆動される。
【００４４】
図６及び図７に示す実施形態は、レンズ調整装置をカメラユニットに内蔵した例を示すものであり、同じ部材には共通の符号を付してある。図６に示すように、カメラユニット４０は、システムコントローラ４２，ドライバ４３，信号処理部４４、解析処理部４５，レーザ装置４６を内蔵している。システムコントローラ４２は、カメラユニット４０の各部を制御する。ドライバ４３は、イメージセンサ２５を駆動し、信号処理部４４は、イメージセンサ２５から出力される撮影信号に対して信号処理を行い、撮影信号を画像データに変換して出力する。これらドライバ４３，信号処理部４４は、これまでのデジタルカメラに搭載されているものと同じである。解析処理部４５は、先の実施形態の解析処理部３５と同じ機能を有するものであり、信号処理部４４から入力される画像データに基づいて判断したボケ量、ボケの分布から、結像状態，ピント状態を解析し、その結果に基づいてレーザ装置４６を駆動する。
【００４５】
図７に示すように、レーザ装置４６は、先の実施形態のレーザ装置３６と同様なものであり、第１ユニット４６ａ，第２ユニット４６ｂとからなる。レーザ装置４６は、光変形シート２１，２２に対応する第１鏡筒１４の周面の位置に組み付けられており、周面の内面側に紫外線，可視光を照射する部分が露呈されており、対応する光変形シートに紫外線と可視光とを選択的に照射する。
【００４６】
この例では、キー操作部１０の操作でレンズ調整を指示すると、システムコントローラ４２の制御下で上記実施形態と同様な手順で第１レンズ８ａの調整が行われる。これによれば、例えば修理時に携帯電話を分解しなくてもレンズ調整を行うことができる。
【００４７】
なお、図７に示されるように撮影レンズに組み込まれたレーザ装置４６に、外部のレンズ調整装置から調整信号を与えてレンズ調整を行うこともできる。
【００４８】
上記各実施形態では、移動機構として光変形シートを用いているが、この他の部材や装置を用いてレンズ位置を調整してもよい。また、カメラユニットに搭載するイメージセンサを用いてチャート板を撮影しているが、レンズ調整装置に設けたイメージセンサで撮影する構成としてもよい。さらに、カメラユニットを携帯電話に組み込んだ例について説明したが、本発明は、ＰＤＡやパーソナルコンピュータに組み込まれるデジタルカメラ、単体としてのデジタルカメラにも利用できる。
【００４９】
次にズームタイプの撮影レンズの各ズーム位置毎に良好な結像状態が得られるようにしたデジタルカメラの例について説明する。デジタルカメラの構成を示す図８において、マイクロコンピュータ５０は、レリーズボタンやズームボタン等からなる操作部５１からの操作信号に応じてデジタルカメラの各部を制御する。
【００５０】
マイクロコンピュータ５０には、ＲＯＭ５０ａ，ＲＡＭ５０ｂが接続されている。ＲＯＭ５０ａには、デジタルカメラの各種動作を制御するためのプログラムを記憶してあり、マイクロコンピュータ５０は、そのプログラムにしたがって各部を制御して撮影を行う。また、ＲＯＭ５０ａのプログラムには、測定用プログラムが含まれており、マイクロコンピュータ５０は、その測定用プログラムにしたがって各部を制御することにより、後述するズーム位置毎の補正レンズ情報を決定する。ＲＡＭ５０ｂは、プログラム実行時に必要な各種変数などが一時的に書き込まれるワークメモリとして利用される。
【００５１】
撮影レンズ５３は、ズームタイプのものであって、ピント合わせ用のフォカースレンズ５４と、変倍用のズームレンズ５５と、補正レンズ５６とからなる。これら各レンズ５４〜５６は、１枚のレンズで構成してもよく複数枚のレンズで構成してもよい。撮影レンズ５３は、例えば焦点距離が段階的に変化するステップズームであって、変倍レンズ５５は焦点距離に応じたズーム位置にステップ移動される。
【００５２】
レンズ駆動ユニット５７は、フォーカスレンズ５４，変倍レンズ５５をそれぞれ光軸Ｐに沿った方向（以下、光軸方向）に移動するための、モータ、モータを駆動するドライバ等からなる。マイクロコンピュータ５０は、このレンズ駆動ユニット５７を介してフォーカスレンズ５４，変倍レンズ５５を光軸方向に移動することで、ピント合せ、ズーミングを行う。レンズ駆動ユニット部５７は、撮影レンズ５３の焦点距離に応じた、すなわち変倍レンズ５５のズーム位置を検出するセンサを備えており、ズーム位置に応じたズーム位置情報をマイクロコンピュータ５０に送る。
【００５３】
補正レンズ駆動ユニット５８は、マイクロコンピュータ５０の制御の下で補正レンズ５６を移動する。補正レンズ５６の移動は、光軸Ｐと直交する光軸直交方向へのスライドと、光軸直交方向を軸とする回動方向の回動とがあり、この補正レンズ５６の移動によって各ズーム位置における結像状態を最良にする。
【００５４】
撮影レンズ５３の背後に、イメージセンサ５９が配されており、イメージセンサ５９は、光学的な被写体像を電気的な撮影信号に変換する。撮影信号は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路６１によってノイズ除去が行われた後に、Ａ／Ｄ変換器６２に入力されて画像データに変換される。Ａ／Ｄ変換器６２からの画像データは、データ処理部６３に送られる。
【００５５】
データ処理部６３は、画像データに対してガンマ補正，ホワイトバランスの調整，データ圧縮，データ伸長等の種々のデータ処理を行う。また、このデータ処理部６３は、入力される画像データを用いて撮影中の画像のコントラストに応じたＡＦ信号を生成し、これをマイクロコンピュータ５０に送る。マイクロコンピュータ５０は、このＡＦ信号に基づいて、撮影中の画像のコントラストが最大となるようにレンズ駆動ユニット５７を介してフォーカスレンズ５４を移動することでピント合せを行う。
【００５６】
撮影モード下でレリーズボタンを操作していないときには、データ処理部６３でガンマ補正，ホワイトバランスの調整が行われた画像データがマイクロコンピュータ５０を介して次々に画像表示部６５に送られ、動画として表示される。また、レリーズボタンが押圧操作されると、その直後の撮影で得られる画像データが、ガンマ補正，ホワイトバランスの調整，データ圧縮が施されてから、マイクロコンピュータ５０を介してメディアＩ／Ｆ６６に送られてメモリカード６７に記録される。
【００５７】
画像表示部６５は、撮影中の画像やメモリカード６７に記録されている画像を表示するＬＣＤやそのドライバ等から構成され、入力される画像データに基づいてＬＣＤに画像を表示する。メディアＩ／Ｆ６６は、デジタルカメラに装着されたメモリカード６７への画像データの書き込み、読み出しを行う。再生時には、メディアＩ／Ｆ６６によってメモリカード６７から画像データが読み出され、その画像データがデータ処理部３２でデータ伸長されてから画像表示部６５に送られることで、メモリカード６７に記録されている画像が表示される。
【００５８】
マイクロコンピュータ５０にＥＥＰＲＯＭ６８を接続してある。このＥＥＰＲＯＭ６８には、変倍レンズ５５のズーム位置毎の補正レンズ情報が記録されている。この補正レンズ情報は、例えば製造時に測定用プログラムを実行することでＥＥＰＲＯＭ６８に記録される。補正レンズ情報は、補正レンズ５６の光軸直交方向のスライドについてのスライド方向及びスライド量と、光軸直交方向を軸とする回動について回動軸の方向及び回動量とを示すものとなっている。なお、補正レンズ情報をメモリカードに記録して、撮影時に読み出すようにしてもよい。
【００５９】
撮影モード下では、マイクロコンピュータ５０は、レンズ駆動ユニット５７からのズーム位置情報に応じた補正レンズ情報をＥＥＰＲＯＭ６８から読み出して、この補正情レンズ情報に基づいて補正レンズ駆動ユニット５８を駆動し、補正レンズ５６を補正情レンズ情報に示される位置に移動した状態にする。
【００６０】
図９に補正レンズ駆動ユニット５８の概略を示す。移動機構としての補正レンズ駆動ユニット５８は、光軸直交方向と、光軸直交方向を軸とした回動方向とに補正レンズ５６を移動するアクチュエータ部７１，マイクロコンピュータ５０からの制御信号に応じてアクチュエータ部７１を駆動するドライバ７２と、補正レンズ５３の位置、すなわち光軸直交方向についてのスライド方向及びスライド量、光軸直交方向を軸とする回動について回動軸の方向及び回動量を検出し、それらを検出情報としてマイクロコンピュータ５０に送る位置検出部７３とからなる。
【００６１】
図９に示されるように、補正レンズ５６の中心を通り、光軸Ｐに直交し、かつ互いに直交する２つの軸をＸ軸，Ｙ軸としたときに、アクチュエータ部７１は、Ｘ軸に沿った方向（以下、Ｘ軸方向），Ｙ軸に沿った方向（以下、Ｙ軸方向），Ｘ軸を回転軸にした回動方向、Ｙ軸を回転軸にした回動方向とのそれぞれの方向に独立して補正レンズ５６を移動（スライド・回動）する。
【００６２】
図１０に一例を示すように、補正レンズ５８は、リング７５内に軸支されており、このリング７５に固定された第１アクチュエータ７１ａによってＹ軸を中心に回動される。リング７５は、保持枠７６の開口内に軸支されており、この保持枠７６に固定された第２アクチュエータ７１ｂによってＸ軸を中心に回動される。第３アクチュエータ７６ｃは保持枠７６に取り付けられ、この保持枠７６をＸ軸方向にスライドする。鏡筒（図示省略）に取り付けられた第４アクチュエータは、第３アクチュエータ７６ｃを保持しており、第３アクチュエータ７１ｃとともに保持枠７６をＹ軸方向にスライドする。これにより、補正レンズ５６は、任意の光軸直交方向にスライド自在であり、また任意の光軸直交方向を軸とした回動方向に回動自在となっている。
【００６３】
上記構成の作用について説明する。メーカでの製造工程において、デジタルカメラの組み立て完了後に補正レンズ情報を決定・記録する。この場合には、平面に所定のパターンが描かれたチャート板の正面にデジタルカメラをセットした後に、操作部５１が操作されて、デジタルカメラが測定モードとされる。測定モードとなると、マイクロコンピュータ５０は、測定用プログラムの実行する。
【００６４】
補正レンズ情報の測定手順の概略を図１１に示すように、マイクロコンピュータ５０の制御の下、レンズ駆動ユニット５７によって変倍レンズ５５が広角端位置にセットされてから、イメージセンサ５９が作動されて撮影が開始される。これにより、チャート板を撮影した撮影信号がイメージセンサ５９から出力されるようになり、撮影信号はＣＤＳ回路６１，Ａ／Ｄ変換器６２を介して画像データに変換されてからデータ処理部６３に送られる。すると、データ処理部６３が入力される画像データに基づき撮影中の撮影画像のコントラストに応じたＡＦ信号を生成し、これをマイクロコンピュータ５０に送る。
【００６５】
マイクロコンピュータ５０は、データ処理部６３からのＡＦ信号を参照しながら、レンズ駆動ユニット５７を介してフォーカスレンズ５４を光軸方向に移動し、撮影レンズ５３を通してイメージセンサ５９で撮影中の撮影画像のコントラストが最大となる位置にフォーカスレンズ５４をセットする。
【００６６】
上記のようにして、コントラスト検出方式により、チャート板にピント合わせを行った後、マイクロコンピュータ５０によって、イメージセンサ５９で撮影中の撮影画像の４隅について、それぞれ適当な個数の画素の画像データを用いて、ピントのボケ量が同じであるか否かが調べられる。４隅でのピントのボケ量が異なる場合には、マイクロコンピュータ５０によって撮影画像中の各位置でのボケ量の差やボケの分布等が解析され、４隅でのピントのボケ量が同じするための補正レンズ５６の移動方向、移動量が求められる。
【００６７】
そして、上記のように求めた移動方向、移動量に基づいて補正レンズ駆動ユニット５８が駆動され、補正レンズ５６が光軸直交方向にスライド，あるいは光軸直交方向を軸とする回動方向に回動される。この後、再び４隅でのピントのボケ量が同一であるか否かが調べられ、４隅でのピントのボケ量が異なる場合には、再度解析が行われて、補正レンズ駆動ユニット５８を介して補正レンズ５６が移動される。
【００６８】
上記のようにして、撮影画像の４隅のピントのボケ量が同一となると、マイクロコンピュータ５０は、その時点で補正レンズ駆動ユニット５８から出力されている補正レンズ５６の光軸直交方向のスライド方向及びスライド量、光軸直交方向を軸とする回動についての回動軸方向及び回動量の各情報を持つ検出情報を読み込み、この検出情報を広角端に対応した補正レンズ情報としてＥＥＰＲＯＭ６８に記録する。
【００６９】
なお、４隅のピントのボケ量が同一となるように補正レンズ５６を移動させる際に、各位置でのボケ量を監視しながら補正レンズ５６を移動し、ボケ量が同一となった時点で補正レンズの移動を停止して、補正レンズ情報を取得するようにしてもよい。
【００７０】
広角端に対応した補正レンズ情報を記録した後に、変倍レンズ５５が望遠側に１ステップ分移動される。この後に上記と同様な手順によって、撮影画像の４隅のピントのボケ量が同一となるように補正レンズ５６を移動し、得られる検出情報を広角端から１ステップ分移動させたズーム位置での補正情報としてＥＥＰＲＯＭ６８に記録する。以下、同様にして、変倍レンズ５５を１ステップずつ望遠端に向けて移動しながら、撮影画像の４隅のピントのボケ量を評価して各ボケ量が同一となるように位置補正レンズ５６を移動し、その４隅のピントのボケ量が同一となる位置で得られる検出情報を補正レンズ情報としてＥＥＰＲＯＭ６８に順次に記録する。そして、望遠端の補正レンズ情報の記録が完了することで、測定が終了する。
【００７１】
撮影を行う場合には、これまでのデジタルカメラと同様にズームボタンを操作して撮影レンズ５３のズーミングを行い所望とする焦点距離としてから、レリーズボタンを押圧操作して、撮影を行う。
【００７２】
ズームボタンを操作すると、マイクロコンピュータ５０の制御によりレンズ駆動ユニット５７を介して変倍レンズ５５が望遠端、あるいは広角端に向けて移動される。ズームボタンの操作が解除されて変倍レンズ５５の位置が決まると、そのズーム位置に対応した補正レンズ情報がマイクロコンピュータ５０によってＥＥＰＲＯＭ６８から読み出される。
【００７３】
そして、マイクロコンピュータ５０は、補正レンズ駆動ユニット５８からの検出情報を参照しながら、補正レンズ駆動ユニット５８を介して補正レンズ５６を移動する。そして、検出情報が補正レンズ情報と同じとなった時点で補正レンズ５６の移動が停止されて固定される。これにより、セットされているズーム位置において撮影画像の４隅のピントのボケ状態が同一となる位置に補正レンズ５６がスライドあるいは回動されて固定され、最も好ましい結像状態になる。
【００７４】
補正レンズ５６の固定後、イメージセンサ５９での撮影により得られる画像データに基づいて、撮影画像のコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズ５４が移動され、撮影中の被写体にピントが合致される。そして、レリーズボタンを押圧操作すると、その直後の撮影で得られる１フレーム分の画像データがデータ処理部６３からマイクロコンピュータ５０を介してメディアＩ／Ｆ６６に送られ、メモリカード６７に記録される。
【００７５】
以上のようにして、メモリカード６７に記録される撮影画像は、いずれのズーム位置で撮影を行っても、そのズーム位置に最も適切となる結像状態で撮影されているので、片ボケがない高い画質となっている。
【００７６】
上記実施形態では、デジタルカメラに補正レンズ情報を取得する機能を内蔵させたが、外部の測定装置からの制御でデジタルカメラの各部を駆動し、補正レンズ情報を取得し、これをデジタルカメラ内の記憶手段に書き込むようにしてもよい。また、上記各実施形態では、撮影画像の各位置におけるボケ量の差、ボケの分布に基づいて補正レンズを移動し、最良の結像状態となる補正レンズの移動方向や移動量を決めているが、この他の方法で補正レンズの移動方向や移動量を決めてもよい。
【００７７】
図１２は補正レンズの移動方向や移動量を決める際の撮影画面内の各位置におけるピントのズレ量を測定し、その結果に基づいて補正レンズの位置を決定する例を示すものである。なお、上記実施形態のデジタルカメラにおいて、マイクロコンピュータ５０の制御でピントのズレ量を測定する場合を例にして説明するが、図４に示すレンズ調整装置などにも利用できることはいうまでもない。
【００７８】
測定を行う場合には、撮影レンズ５３の前面に空間周波数が均一の矩形波チャートやＳｉｎ波チャート等を描いたチャート板を配し、これを撮影レンズ５３を通してイメーージセンサ５９で撮影した状態とする。なお、補正レンズ５６は、例えば所定の原点位置に補正レンズ５６にセットした状態とされる。
【００７９】
撮影開始後、レンズ駆動ユニット５７内のフォーカス用モータに駆動パルスを供給して、フォーカスレンズ５４を例えば近距離側から遠距離側に向けて微小な移動量ずつ移動させる。このときに、フォーカスレンズ５４のレンズ位置が、例えばフォーカスレンズ５４の原点位置からその位置に移動するまでにフォーカス用モータに供給する駆動パルスのパルス数で測定される。なお、フォーカスレンズ５４を移動する範囲は、移動可能な全範囲である必要はなく、チャート板までの撮影距離に対応する位置を中心とし、結像位置のズレ量をカバーするだけの移動量の範囲でよい。
【００８０】
マイクロコンピュータ５０は、フォーカスレンズ５４を移動する毎に、イメージセンサ５９で撮影されデータ処理部６３でデータ化された撮影画像を取得する。そして、取得した撮影画像を複数の領域、例えば縦９×横９の領域に分割し、各領域についてピントを評価し、そのピントの評価値を対応するフォーカスレンズ５４のレンズ位置とともに、例えばＲＡＭ５０ｂに記憶する。評価値としては、例えばコントラストの高低を数値化したものが用いられる。
【００８１】
各レンズ位置についてピントの評価値を取得した後、マイクロコンピュータ５０は、ＲＡＭ５０ｂに記録した評価値を調べ、各領域のぞれぞれについて、評価値が最も高くなるレンズ位置を特定する。すなわち、ピントがあっているレンズ位置が領域毎に特定される。そして、各領域の特定されたレンズ位置（パルス数）と、撮影画像の中央の領域の特定されたレンズ位置（パルス数）の差をそれぞれ求める。このようにして求められた各差は、撮影画像中心を基準とした、撮影レンズ５３による像面位置のズレ量を領域毎に表したものとなる。これら各ズレ量に基づいて、良好な結像状態とすることができる補正レンズ５６の回動量と、その回動の軸とする光軸と直交する方向を決める。なお、各領域におけるズレ量がわかると、イメージセンサ２５の受光面に対する撮影レンズ５３による結像面の傾き向き、程度を知ることができるので、結果として補正レンズ５６をいずれの光軸直交方を軸にしてどの程度回動すれば、良好な結像状態となるかを決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明を実施したカメラユニットを内蔵した携帯電話の外観を示す斜視図である。
【図２】カメラユニットの要部構成を示す分解斜視図である。
【図３】第１レンズの孔とガイド軸との径の大小を示す説明図である。
【図４】レンズ調整装置の構成を示すブロック図である。
【図５】光軸状態，ピント状態の解析結果を表示する例のレンズ調整装置の構成を示すブロック図である。
【図６】レンズ調整装置を組み込んだカメラユニットの例の構成を示すブロック図である。
【図７】撮影レンズにレーザ装置を組み込んだカメラユニットの要部構成を示す分解斜視図である。
【図８】焦点距離毎に補正レンズを位置を補正するデジタルカメラの例を示すものである。
【図９】補正レンズ駆動ユニットの構成を示すブロック図である。
【図１０】補正レンズを支持する構造を示す説明である。
【図１１】補正レンズの補正レンズ情報を測定するときの手順を示すフローチャートである。
【図１２】撮影レンズの像面の位置のズレを測定して補正レンズの位置を決定する例を示すものである。
【符号の説明】
【００８３】
７ カメラユニット
８ 撮影レンズ
８ａ，８ｂレンズ
１４，１５ 鏡筒
２１，２２ 光変形シート
２３ 開口
２５，５９ イメージセンサ
３１ チャート板
３４，４４ 解析処理部
３６，４６ レーザ装置
５０ マイクロコンピュータ
５３ 撮影レンズ
５５ 変倍レンズ
５６ 補正レンズ
５８ 補正レンズ駆動ユニット
６８ ＥＥＰＲＯＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、第１の波長の光及び第２の波長の光を鏡筒の外部から光変形シートに照射するために、前記鏡筒に設けられた開口とを備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、前記鏡筒に設けられ、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源とを備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項３】
撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサを用いて、所定パターンが描かれた平面板をレンズ装置を通して撮影し、得られる撮影信号に基づいて、レンズ装置に設けた補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を駆動させる制御手段を備えたことを特徴とするレンズ調整装置。
【請求項４】
前記移動機構は、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートであり、光変形シートの変形または復元によって補正レンズを移動し、前記制御手段は、撮影信号に基づいて、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源を制御することを特徴とする請求項３記載のレンズ調整装置。
【請求項５】
請求項２記載のレンズ装置と、このレンズ装置を通して撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサと、所定パターンが描かれた平面板を撮影して得られる撮影信号に基づいて前記光源を駆動し、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項６】
補正レンズ及びこの補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を有するレンズ装置と、結像状態を最良とする光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向での補正レンズの位置を示す補正レンズ情報を記憶した記憶手段と、前記移動機構を駆動し、前記記憶手段から読み出した補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させる制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
前記レンズ装置は、ズームタイプのものであり、前記記憶手段は、撮影レンズの焦点距離毎に結像状態を最良とする補正レンズ情報を記憶しており、前記制御手段は、撮影レンズに応じた補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させることを特徴とする請求項６記載のカメラ。
【請求項８】
補正レンズ及びこの補正レンズの光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を有するレンズ装置の調整方法において、
レンズ装置の光軸に対して垂直に配された所定パターンが描かれた平面板を、前記レンズ装置を通して撮影装置で撮影しながら、レンズ装置のフォーカスレンズを移動させて、ピントが合致するフォーカスレンズの移動位置を撮影画面を複数に分割した各領域のそれぞれについて測定し、この測定で得られる各フォーカスレンズの移動位置の相対的なズレ量に基づいて、補正レンズの光軸に直交する方向を軸とした回動方向における前記補正レンズの位置を決定することレンズ装置の調整方法。
【請求項１】
補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、第１の波長の光及び第２の波長の光を鏡筒の外部から光変形シートに照射するために、前記鏡筒に設けられた開口とを備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
補正レンズと、この補正レンズを移動自在に収納する鏡筒と、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートからなり、光変形シートの変形または復元によって、光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に補正レンズを移動させる移動機構と、前記鏡筒に設けられ、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源とを備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項３】
撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサを用いて、所定パターンが描かれた平面板をレンズ装置を通して撮影し、得られる撮影信号に基づいて、レンズ装置に設けた補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を駆動させる制御手段を備えたことを特徴とするレンズ調整装置。
【請求項４】
前記移動機構は、補正レンズと鏡筒とを連結するように固定され、第１の波長の光を受けて変形し第２の波長の光を受けて復元する光変形シートであり、光変形シートの変形または復元によって補正レンズを移動し、前記制御手段は、撮影信号に基づいて、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する光源を制御することを特徴とする請求項３記載のレンズ調整装置。
【請求項５】
請求項２記載のレンズ装置と、このレンズ装置を通して撮影した被写体像を撮影信号に光電変換するイメージセンサと、所定パターンが描かれた平面板を撮影して得られる撮影信号に基づいて前記光源を駆動し、第１の波長の光と第２の波長の光とを選択的に光変形シートに照射する制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項６】
補正レンズ及びこの補正レンズを光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を有するレンズ装置と、結像状態を最良とする光軸に直交する方向、または光軸に直交する方向を軸とした回動方向での補正レンズの位置を示す補正レンズ情報を記憶した記憶手段と、前記移動機構を駆動し、前記記憶手段から読み出した補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させる制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
前記レンズ装置は、ズームタイプのものであり、前記記憶手段は、撮影レンズの焦点距離毎に結像状態を最良とする補正レンズ情報を記憶しており、前記制御手段は、撮影レンズに応じた補正レンズ情報に示される位置に前記補正レンズを移動させることを特徴とする請求項６記載のカメラ。
【請求項８】
補正レンズ及びこの補正レンズの光軸に直交する方向を軸とした回動方向に移動させる移動機構を有するレンズ装置の調整方法において、
レンズ装置の光軸に対して垂直に配された所定パターンが描かれた平面板を、前記レンズ装置を通して撮影装置で撮影しながら、レンズ装置のフォーカスレンズを移動させて、ピントが合致するフォーカスレンズの移動位置を撮影画面を複数に分割した各領域のそれぞれについて測定し、この測定で得られる各フォーカスレンズの移動位置の相対的なズレ量に基づいて、補正レンズの光軸に直交する方向を軸とした回動方向における前記補正レンズの位置を決定することレンズ装置の調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−９１７３８（Ｐ２００６−９１７３８Ａ）
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２８０１７０（Ｐ２００４−２８０１７０）
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月２７日（２００４．９．２７）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]