JPH1123933A - レンズ調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インナーフォーカスレンズのレンズ調整を簡
単かつ短時間で高精度に行う。 【解決手段】 インナーフォーカスレンズのバックフォ
ーカス調整を演算によって行い、レンズ製造誤差によっ
て発生するフォーカスレンズの位置誤差をレンズ制御装
置に記憶されているレンズ位置データをレンズごとに補
正することによって調整し、前記補正量を基準値と比較
してズームレンズ異常品を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ調整装置に
関し、さらに詳細には、インナーフォーカスレンズの調
整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ用のズームレンズと
しては、インナーフォーカス式のレンズが主流となって
いる。

【０００３】図１に、このインナーフォーカスレンズの
代表的な構成を示す。図１に示すように、第１レンズ群
１と第３レンズ群３は、固定レンズとなっており、第２
レンズ群２（以下「バリエータレンズ」という。）と第
４レンズ群４（以下「フォーカスレンズ」という。）は
可動レンズとなっている。変倍時には、バリエータレン
ズ２が光軸上を移動し、フォーカスレンズ４が図２に示
す被写体距離ごとの移動曲線（以下「トラッキングカー
ブ」という。）に沿って同時に移動する。これにより、
ＣＣＤ撮像素子９への結像状態が一定に保たれ、変倍時
の合焦状態が維持される。

【０００４】バリエータレンズ２はズームステッピング
モータ５によって駆動され、バリエータレンズ２の位置
は、バリエータ用フォトセンサ６の位置にバリエータレ
ンズ２があるときを基準としてズームステッピングモー
タ５に入力されるパルス数をカウントすることによって
検出される。フォーカスレンズ４も、同様にフォーカス
ステッピングモータ７によって駆動され、フォーカスレ
ンズ４の位置は、フォーカス用フォトセンサ８の位置に
フォーカスレンズ４があるときを基準としてフォーカス
ステッピングモータ７に入力されるパルス数をカウント
することによって検出される。尚、図１中、１０はズー
ムモータドライバ、１１はフォーカスモータドライバで
ある。

【０００５】図２のトラッキングカーブは、各モータの
パルス数に換算してテーブル化され、ズームレンズ制御
用ＣＰＵ１２内の記憶装置に記憶されている。そして、
これを利用することにより、ズームレンズ制御用ＣＰＵ
１２が、バリエータレンズ２とフォーカスレンズ４の移
動を制御している。

【０００６】しかし、各モータの基準位置となるバリエ
ータ用フォトセンサ６、フォーカス用フォトセンサ８の
位置は、設計値に基づいて決定されるものであるため、
ズームレンズごとの各部品の製造誤差や組立誤差等によ
ってズームレンズごとに異なってしまう。このため、バ
ックフォーカス調整を行うことにより、バリエータ用フ
ォトセンサ６、フォーカス用フォトセンサ８の基準位置
のずれを補正する必要がある。

【０００７】以下に、特開平５−２８１４５６号公報に
開示されたインナーフォーカスレンズのバックフォーカ
ス調整の従来例について、図１、図６を参照しながら説
明する。

【０００８】図６は従来のレンズ調整に使用される任意
の被写体距離に対応したズームトラッキングカーブを示
す図である。まず、バリエータレンズ２の位置が、トラ
ッキングカーブ上の設計値変極点Ｖ1 に設定される。次
いで、フォーカスレンズ４を合焦位置となるように位置
制御し、この点をＦ1 としてズームレンズ制御用ＣＰＵ
１２内の記憶装置に記憶する（以後、『記憶する』とあ
る場合には、この記憶装置に記憶するものとする。）。
次いで、フォーカスレンズ４を規定量ＴだけＦ1 点から
移動させる。規定量Ｔは、変極点からテレ端（焦点距離
が最も長くなる位置。以下、同じ。）までのフォーカス
レンズ４の移動量の設計値分である。次いで、バリエー
タレンズ２を合焦位置まで移動させ、その点を仮テレ端
位置Ｖ2として一旦記憶する。そして、バリエータレン
ズ２を規定量Ｓだけ仮テレ端位置Ｖ2 から移動させ、そ
の点をＶ1 ’点として記憶する。規定量Ｓは、テレ端か
ら変極点までのバリエータレンズ２の移動量の設計値分
である。次いで、再度フォーカスレンズ４を合焦位置と
なるように位置制御し、この点をＦ1 ’として記憶す
る。そして、Ｆ1 ’とＦ1 を比較し、その差が所定値以
内にあるか否かを判断する。もしＦ1 ’とＦ1 の差が所
定値以内にあれば、バリエータレンズ２の仮テレ端位置
Ｖ2 を真のテレ端位置として決定する。また、Ｆ1 ’と
Ｆ1 の差が所定値以上であれば、バリエータレンズ２の
位置Ｖ1 ’をＶ1 、フォーカスレンズ４の位置Ｆ1 ’を
Ｆ1 とし、Ｆ1 ’とＦ1 の差が所定値以内となるまで同
様の作業を繰り返す。

【０００９】バリエータレンズ２の真のテレ端位置Ｖ2
が決定された後は、フォーカスレンズ４をＦ1 ’から規
定量Ｕだけ移動させる。規定量Ｕは、変極点からワイド
端（焦点距離が最も短くなる位置。以下、同じ。）まで
のフォーカスレンズ４の移動量の設計値分である。次い
で、バリエータレンズ２をワイド方向に移動させて、合
焦位置ＶW を検出し、そのときのバリエータレンズ２の
位置を真のワイド端位置として決定する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のバックフォーカス調整は、繰り返し作業による収束調
整であるため、調整時間が長く、しかも、レンズごとに
調整時間が異なってしまう。このため、製造上、非常に
取り扱いにくい調整方法となっていた。また、トラッキ
ングカーブ上の傾きのない変極点を利用した調整方法で
あるため、バリエータレンズ２のテレ端位置の決定作業
中に調整誤差を発生させる可能性が高かった。さらに、
どのように光学的に異常なレンズであっても、そのズー
ムレンズごとのトラッキングカーブに応じた調整を行う
ものであるため、レンズ調整時にズームレンズの異常品
を検出することはできなかった。

【００１１】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、インナーフォーカス
レンズのレンズ調整を簡単かつ短時間で高精度に行うこ
とのできるレンズ調整装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るレンズ調整装置の構成は、インナーフ
ォーカスレンズのバックフォーカス調整を行う演算手段
と、ズームレンズ製造誤差によって発生するフォーカス
レンズ位置誤差を、レンズ制御装置に記憶されているフ
ォーカスレンズ位置データをレンズごとに補正すること
によって調整するフォーカスレンズ位置誤差調整手段
と、前記フォーカスレンズ位置誤差を基準値と比較する
比較手段とを備えたことを特徴とする。このレンズ調整
装置の構成によれば、インナーフォーカスレンズのバッ
クフォーカス調整を演算によって短時間でかつ高精度に
行うことができる。また、レンズ制御装置に負担をかけ
ることなくフォーカスレンズ位置誤差を補正し、同時に
ズームレンズ異常品を強制的に補正することなく選別す
ることが可能となる。

【００１３】また、前記本発明のレンズ調整装置の構成
においては、演算手段が、仮ワイド端から仮テレ端まで
のバリエータレンズ移動量と設計値のバリエータレンズ
移動量との差から、ワイド端、テレ端及びフォーカスレ
ンズの基準位置を算出するものであるのが好ましい。こ
の好ましい例によれば、短時間でかつ高精度のバックフ
ォーカス調整が可能となる。

【００１４】また、前記本発明のレンズ調整装置の構成
においては、フォーカスレンズ位置誤差調整手段が、レ
ンズ制御装置に記憶されているバリエータレンズ位置に
対するフォーカスレンズ位置データと、被調整レンズに
おけるバリエータレンズ位置に対するフォーカスレンズ
位置とを、任意の被写体距離におけるバリエータレンズ
位置一点において比較し、そのフォーカスレンズ位置の
差により、各被写体距離及び各バリエータレンズ位置に
おけるフォーカスレンズ位置の補正量を決定するもので
あるのが好ましい。この好ましい例によれば、短時間で
かつレンズ制御装置に負担をかけずにバリエータレンズ
位置に対するフォーカス位置誤差の補正を行うことが可
能となる。

【００１５】また、前記本発明のレンズ調整装置の構成
においては、フォーカスレンズ位置誤差と基準値との差
が、所定の量以上であるか否かを判定する判定手段がさ
らに備わっているのが好ましい。この好ましい例によれ
ば、ズームレンズ異常品を強制的に調整することなく選
別することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を用いて本発明
をさらに具体的に説明する。図３は本発明に係るレンズ
調整装置の一実施の形態におけるバックフォーカス調整
方法を説明するためのトラッキングカーブを示す図であ
る。バックフォーカス調整は１ｍから無限までのどの被
写体距離で行ってもよいが、本実施の形態では、３ｍの
被写体距離においてバックフォーカス調整を行った場合
を例に挙げて説明する。このため、図３には、３ｍの被
写体距離に対応するトラッキングカーブが示されてい
る。

【００１７】最初に、ワイド端位置及びテレ端位置を算
出する方法について、図１、図３を用いて説明する。ま
ず、被写体距離３ｍの像に対して、バリエータレンズ２
の位置を設計値である仮ワイド端位置ＶW に設定する。
次いで、フォーカスレンズ４を合焦位置となるように位
置制御し、その点を仮フォーカス基準位置Ｆとして記憶
する。次いで、フォーカスレンズ４を規定量Ｒだけ移動
させる。規定量Ｒは、ワイド端からテレ端までのフォー
カスレンズ４の移動量の設計値分である。次いで、バリ
エータレンズ２を合焦位置となるように位置制御し、そ
の点を仮テレ端位置ＶT とする。このときのバリエータ
レンズ２の移動量（ＶW −ＶT 間の距離Ｌn ）は、ズー
ムステッピングモータ５に励磁されたパルスをカウント
することによって求められる。すなわち、ＶW −ＶT 間
をバリエータレンズ２が移動する間にズームステッピン
グモータ５に励磁されるパルス数をｎ、ズームステッピ
ングモータ５に１パルスを励磁したときのバリエータレ
ンズ２の移動量をＳV とすれば、バリエータレンズ２の
移動量Ｌn は下記（数１）のように求められる。

【００１８】

【数１】Ｌn ＝ＳV ×ｎ また、真のワイド端をＶW ’、真のテレ端をＶT ’とす
ると、ＶW ’−ＶT ’間をバリエータレンズ２が移動す
るのに必要なズームステッピングモータ５への励磁パル
ス数は設計値のｎ0 となり、そのときのバリエータレン
ズ２の移動量は、同様に下記（数２）のように求められ
る。

【００１９】

【数２】Ｌｎ0 ＝ＳV ×ｎ0 上記（数１）、（数２）より、ＬｎとＬｎ0 の差をｄＬ
とすると、ｄＬは下記（数３）のように表すことができ
る。

【００２０】

【数３】ｄＬ＝Ｌｎ−Ｌｎ0 ＝ＳV ×（ｎ−ｎ0 ） このとき、ｄＬは、図３におけるワイド側差ａとテレ側
差ｂとの和であるため、下記（数４）のように表すこと
もできる。

【００２１】

【数４】ｄＬ＝ａ＋ｂ また、ワイド側差ａとテレ側差ｂの比は、ワイド端及び
テレ端におけるトラッキングカーブの傾きの比によって
決定され、その比をｋとすると、下記（数５）のように
表すことができる。尚、ｋはズームレンズ固有の値であ
り、トラッキングカーブ算出時に設計値として求められ
る。

【００２２】

【数５】ｋ＝ｂ／ａ 上記（数３）、（数４）、（数５）より、ワイド側差ａ
は下記（数６）のように求められる。

【００２３】

【数６】ａ＝｛ＳV ×（ｎ−ｎ0 ）｝／（１＋ｋ） 上記（数６）によって求められた仮ワイド端位置ＶW と
真のワイド端位置ＶW ’との差ａにより、真のワイド端
位置ＶW ’が決定される。真のテレ端位置ＶT ’につい
ては、真のワイド端位置ＶW ’からＬｎ0 だけテレ側に
ずれて位置していることが分かっているので、真のワイ
ド端位置ＶW ’と同時に決定される。

【００２４】次に、仮フォーカス基準位置Ｆから真のフ
ォーカス基準位置Ｆ’を算出する方法について説明す
る。今、仮フォーカス基準位置Ｆと真のフォーカス基準
位置Ｆ’との間の距離をｃ、ワイド端におけるトラッキ
ングカーブの傾きをｍとすると、ｍは下記（数７）のよ
うに表すことができる。

【００２５】

【数７】ｍ＝ｃ／ａ 上記（数６）、（数７）より、ｃは下記（数８）のよう
に表すことができる。

【００２６】

【数８】ｃ＝｛ｍ×ＳV ×（ｎ−ｎ0 ）｝／（１＋ｋ） 従って、ｃの値は、ＶW −ＶT 間をバリエータレンズ２
が移動する間にズームステッピングモータ５に励磁され
るパルス数ｎが求められると同時に、演算によって決定
される。

【００２７】以上の作業により、真のワイド端位置ＶW
’、真のテレ端位置ＶT ’及び真のフォーカス基準位
置Ｆ’が決定される。尚、本実施の形態においては、設
計値のワイド端を仮ワイド端として設定した場合を例に
挙げて説明したが、この位置はワイド端付近であればど
の位置であっても構わない。また、調整時に使用するト
ラッキングカーブとして、ワイド端とテレ端のフォーカ
ス位置が同じものを選択した場合には、フォーカスレン
ズ４の規定量Ｒの移動動作が不要であることは言うまで
もない。

【００２８】次に、ズームレンズの製造誤差によって発
生する、バリエータレンズ位置に対するフォーカスレン
ズ位置誤差の特性及び補正方法について説明する。ズー
ムレンズは複数のレンズと複数の鏡筒部品とにより構成
されているため、それらの部品の寸法誤差と組立時の組
立誤差とにより、図４に示すようなトラッキングカーブ
上の誤差が発生する。すなわち、バリエータレンズ２が
Ｖe の位置にあった場合、被写体距離３ｍのときにフォ
ーカスレンズ４はＦe の位置で合焦するはずであるが、
実際には、Ｆe ’の位置で合焦してしまう状態が発生す
る。このときのＦe とＦe ’との差ｅを『フォーカスレ
ンズ位置誤差量』と呼ぶ。このフォーカスレンズ位置誤
差量ｅはズームレンズ個々によって異なるため、それぞ
れのズームレンズごとにフォーカスレンズ位置誤差量ｅ
を検出して、補正を行う必要がある。

【００２９】フォーカスレンズ位置誤差量ｅは、図５に
示すような一定の規則性を有している。すなわち、フォ
ーカスレンズ位置誤差量ｅは、トラッキングカーブ上の
変極点で最大となり、ワイド端又はテレ端に行くにした
がって小さくなる。また、このフォーカスレンズ位置誤
差量ｅは、被写体距離が変化してもほぼ同じ量となる。
また、このフォーカスレンズ位置誤差量ｅは最大でも５
０μｍ程度であるため、レンズの焦点深度を考慮する
と、図５に示すように、最大でもワイド端からテレ端ま
で９分割（Ｚ1 〜Ｚ9 ）程度の場合分けで十分な補正が
可能である。

【００３０】次に、具体的なフォーカスレンズ位置誤差
量の補正方法について、図４を用いて説明する。まず、
任意の被写体距離、例えば３ｍの被写体距離の像を写
し、バリエータレンズ２をトラッキングカーブ上の変極
点Ｖe に移動させる。次いで、フォーカスレンズ４を合
焦位置となるように位置制御し、その点をＦe ’として
記憶する。このときの設計値のフォーカスレンズ位置Ｆ
e はズームレンズ制御用ＣＰＵ１２に記憶されているた
め、フォーカスレンズ位置誤差量ｅは直ちに演算によっ
て求めることができる。このフォーカスレンズ位置誤差
量ｅをズームレンズ制御用ＣＰＵ１２に記憶し、バリエ
ータレンズ２の位置に応じたフォーカスレンズ位置誤差
量ｅを基準とした階段状の補正量（図５）がトラッキン
グカーブに加えられるように制御する。

【００３１】この補正方法によれば、フォーカスレンズ
位置誤差量ｅを検出し記憶するだけでよいので、補正作
業を短時間で終了させることができる。また、すべての
トラッキングカーブ上の全データの補正量を計算もしく
は記憶する必要もないので、ズームレンズ制御用ＣＰＵ
１２に負担をかけないレンズ制御を行うことが可能とな
る。

【００３２】尚、バリエータレンズ２の位置による分割
数はズームレンズの倍率及び部品精度等によって増減さ
せても構わない。また、製造時にフォーカスレンズ位置
誤差量ｅが、どのレンズについても一定でかつばらつき
が小さい場合には、各レンズごとの補正を行わず、一定
値のフォーカスレンズ位置誤差量ｅをズームレンズ制御
用ＣＰＵ１２に記憶させるだけでも構わない。

【００３３】次に、フォーカスレンズ位置誤差量を利用
したズームレンズ異常品の検出方法について説明する。
ズームレンズ個々の部品精度のばらつきや組立誤差によ
ってフォーカスレンズ位置誤差が発生することは上述し
たが、部品異常及び組立ミス、すなわちレンズの硝材間
違い及びレンズの逆挿入等によっても、同様にフォーカ
スレンズ位置誤差が発生する。一般的に、ズームレンズ
が異常品である場合には、フォーカスレンズ位置誤差量
ｅが通常より非常に大きいことが多い。従って、フォー
カスレンズ位置誤差量ｅを基準値と比較する手段と、そ
の差が所定の量であるか否かを判定する判定手段とを設
けることにより、フォーカスレンズ位置誤差量ｅが通常
より異常に大きい場合には、これをズームレンズ異常品
として検出し、製造工程において選別することが可能と
なる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、発明によれば、イ
ンナーフォーカスレンズのバックフォーカス調整を演算
によって簡単にかつ短時間で行うことができる。また、
制御装置に負担をかけることなくフォーカスレンズ位置
誤差を補正し、同時にズームレンズ異常品を強制的に補
正することなく選別することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用することができるズームレンズの
構成図である。

【図２】本発明を適用することができるバリエータレン
ズとフォーカスレンズの被写体距離に応じた移動曲線を
示す図である。

【図３】本発明の一実施の形態におけるバックフォーカ
ス調整方法を説明するためのトラッキングカーブを示す
図である。

【図４】本発明の一実施の形態の説明に用いるフォーカ
ス位置誤差量を示す図である。

【図５】本発明の一実施の形態の説明に用いるフォーカ
ス位置誤差量及び補正量を示す図である。

【図６】従来のバックフォーカス調整の説明に用いる図
である。

【符号の説明】

１ 第１レンズ群 ２ 第２レンズ群 ３ 第３レンズ群 ４ 第４レンズ群 ５ ズームステッピングモータ ６ バリエータ用フォトセンサ ７ フォーカススッテピングモータ ８ フォーカス用フォトセンサ ９ ＣＣＤ撮像素子 １０ ズームモータドライバ １１ フォーカスモータドライバ １２ ズームレンズ制御用ＣＰＵ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インナーフォーカスレンズのバックフォ
   ーカス調整を行う演算手段と、ズームレンズ製造誤差に
   よって発生するフォーカスレンズ位置誤差を、レンズ制
   御装置に記憶されているフォーカスレンズ位置データを
   レンズごとに補正することによって調整するフォーカス
   レンズ位置誤差調整手段と、前記フォーカスレンズ位置
   誤差を基準値と比較する比較手段とを備えたレンズ調整
   装置。
2. 【請求項２】 演算手段が、仮ワイド端から仮テレ端ま
   でのバリエータレンズ移動量と設計値のバリエータレン
   ズ移動量との差から、ワイド端、テレ端及びフォーカス
   レンズの基準位置を算出する請求項１に記載のレンズ調
   整装置。
3. 【請求項３】 フォーカスレンズ位置誤差調整手段が、
   レンズ制御装置に記憶されているバリエータレンズ位置
   に対するフォーカスレンズ位置データと、被調整レンズ
   におけるバリエータレンズ位置に対するフォーカスレン
   ズ位置とを、任意の被写体距離におけるバリエータレン
   ズ位置一点において比較し、そのフォーカスレンズ位置
   の差により、各被写体距離及び各バリエータレンズ位置
   におけるフォーカスレンズ位置の補正量を決定する請求
   項１に記載のレンズ調整装置。
4. 【請求項４】 フォーカスレンズ位置誤差と基準値との
   差が、所定の量以上であるか否かを判定する判定手段が
   さらに備わった請求項１に記載のレンズ調整装置。