JP2769002B2 - カメラレンズの光軸測定方法 - Google Patents
カメラレンズの光軸測定方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 概要 カメラレンズの光軸測定方法に関し、 小型カメラレンズの光軸測定方法において、回転軸と
光軸とを簡単に平行にする方法を提供することを目的と
し、 平行光を形成するステップと、該平行光とカメラを取
り付けた回転台の回転軸を平行にするステップと、該回
転軸と円筒状レンズホルダに収容されたカメラレンズの
光軸を平行に設定するステップと、前記回転軸を中心に
カメラを回転されるとともに、カメラレンズに平行光線
を入射して、この平行光線の撮像面上における結像の奇
跡に基づいて撮像面におけるカメラレンズの光軸位置を
測定するステップとからなるカメラレンズの光軸測定方
法において、前記回転軸と円筒状レンズホルダ収容され
たカメラレンズの光軸を平行に設定するステップは、カ
メラを前記回転軸を中心に回転しながら、円筒状レンズ
ホルダの側面の２ヶ所の変位を測定し、該２ヶ所の変位
の差分を取り、差分量を最少にする、ステップから構成
する。
光軸とを簡単に平行にする方法を提供することを目的と
し、 平行光を形成するステップと、該平行光とカメラを取
り付けた回転台の回転軸を平行にするステップと、該回
転軸と円筒状レンズホルダに収容されたカメラレンズの
光軸を平行に設定するステップと、前記回転軸を中心に
カメラを回転されるとともに、カメラレンズに平行光線
を入射して、この平行光線の撮像面上における結像の奇
跡に基づいて撮像面におけるカメラレンズの光軸位置を
測定するステップとからなるカメラレンズの光軸測定方
法において、前記回転軸と円筒状レンズホルダ収容され
たカメラレンズの光軸を平行に設定するステップは、カ
メラを前記回転軸を中心に回転しながら、円筒状レンズ
ホルダの側面の２ヶ所の変位を測定し、該２ヶ所の変位
の差分を取り、差分量を最少にする、ステップから構成
する。
産業上の利用分野 本発明はカメラレンズの光軸の撮像面上の位置を測定
するカメラレンズの光軸測定方法に関する。
するカメラレンズの光軸測定方法に関する。
一般にレンズは、一旦組立てた後には光軸の位置がど
こにあるかの光軸測定を行う必要はない。しかし例え
ば、テレビカメラを用いて立体の三次元計測及び認識を
行う場合等においては、位置測定の基準となる光軸が撮
像面上のどの画素に対応するかを知らなければ正確な三
次元計測及び認識を行うことはできない。カメラレンズ
の光軸測定を行うには、カメラレンズを回転軸を中心に
して回転させながら平行光線を入射させて行うが、この
測定に先立ち回転軸とカメラレンズの光軸とを平行にす
ることが必要であり、簡単な方法でこの平行関係を設定
する方法が要望されている。
こにあるかの光軸測定を行う必要はない。しかし例え
ば、テレビカメラを用いて立体の三次元計測及び認識を
行う場合等においては、位置測定の基準となる光軸が撮
像面上のどの画素に対応するかを知らなければ正確な三
次元計測及び認識を行うことはできない。カメラレンズ
の光軸測定を行うには、カメラレンズを回転軸を中心に
して回転させながら平行光線を入射させて行うが、この
測定に先立ち回転軸とカメラレンズの光軸とを平行にす
ることが必要であり、簡単な方法でこの平行関係を設定
する方法が要望されている。
従来の技術 一般に撮像系としてテレビカメラを用いて画像の三次
元計測及び認識を行う場合、レンズの光軸が厳密にテレ
ビカメラの撮像面のどこに位置するかを知る必要があ
り、カメラレンズの光軸測定法として特開昭61−284633
号公報が提案されている。この先願発明に記載されてい
るカメラレンズの光軸測定法は、一般のカメラレンズを
意識したもので、レンズの縁部の光軸方向の変位を最小
にする方法を用いていた。
元計測及び認識を行う場合、レンズの光軸が厳密にテレ
ビカメラの撮像面のどこに位置するかを知る必要があ
り、カメラレンズの光軸測定法として特開昭61−284633
号公報が提案されている。この先願発明に記載されてい
るカメラレンズの光軸測定法は、一般のカメラレンズを
意識したもので、レンズの縁部の光軸方向の変位を最小
にする方法を用いていた。
発明が解決しようとする課題 しかし、レンズの縁部の光軸方向の変位を最小にする
方法は、親指カメラ等の小型カメラの光軸測定には不向
きである。何となれば、親指カメラ等はカメラレンズの
直径が小さいため、レンズの縁部の変位をかなりの精度
で最小にする必要があり、それが困難であるからであ
る。またこの方法においては、回転軸と光軸とを一般的
に一致させなければならず、この一致を得るのが困難で
あるという問題もある。
方法は、親指カメラ等の小型カメラの光軸測定には不向
きである。何となれば、親指カメラ等はカメラレンズの
直径が小さいため、レンズの縁部の変位をかなりの精度
で最小にする必要があり、それが困難であるからであ
る。またこの方法においては、回転軸と光軸とを一般的
に一致させなければならず、この一致を得るのが困難で
あるという問題もある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、小型カメラレンズの光軸測定
方法において、回転軸と光軸とを簡単に平行にする方法
を提供することである。
その目的とするところは、小型カメラレンズの光軸測定
方法において、回転軸と光軸とを簡単に平行にする方法
を提供することである。
課題を解決するための手段 第１図に本発明の原理ブロック図を示す。
即ち本発明は、平行光を形成するステップ（S1）と、
該平行光とカメラを取り付けた回転台の回転軸を平行に
するステップ（S2）と、該回転軸の円筒状のレンズホル
ダに収容されたカメラレンズの光軸を平行に設定するス
テップ（S3）と、前記回転軸を中心にカメラを回転させ
るとともに、カメラレンズに平行光を入射して、この平
行光線撮像面上における結像の軌跡に基づいて撮像面上
におけるカメラレンズの光軸位置を測定するステップ
（S4）とからなるカメラレンズの光軸測定方法におい
て、ステップ（S3）の回転軸と円筒状レンズホルダに収
容されたカメラレンズの光軸を平行に設定するステップ
を、カメラを前記回転軸を中心に回転しながら円筒状レ
ンズホルダの側面の２ヶ所の変位を測定し（S3−１）、
該２ヶ所の変位の差分を取り（S3−２）、差分量を最少
にする（S3−３）、ステップから構成したことを特徴と
する。
該平行光とカメラを取り付けた回転台の回転軸を平行に
するステップ（S2）と、該回転軸の円筒状のレンズホル
ダに収容されたカメラレンズの光軸を平行に設定するス
テップ（S3）と、前記回転軸を中心にカメラを回転させ
るとともに、カメラレンズに平行光を入射して、この平
行光線撮像面上における結像の軌跡に基づいて撮像面上
におけるカメラレンズの光軸位置を測定するステップ
（S4）とからなるカメラレンズの光軸測定方法におい
て、ステップ（S3）の回転軸と円筒状レンズホルダに収
容されたカメラレンズの光軸を平行に設定するステップ
を、カメラを前記回転軸を中心に回転しながら円筒状レ
ンズホルダの側面の２ヶ所の変位を測定し（S3−１）、
該２ヶ所の変位の差分を取り（S3−２）、差分量を最少
にする（S3−３）、ステップから構成したことを特徴と
する。
作用 本発明では、カメラを回転軸を中心に回転しながら円
筒状レンズホルダの側面２ヶ所の変位を測定し、その差
分を取り、差分量を最少にすることより、回転軸と光軸
とを平行にすることができるため、親指カメラ等の小型
カメラのレンズの光軸測定方法に有効である。
筒状レンズホルダの側面２ヶ所の変位を測定し、その差
分を取り、差分量を最少にすることより、回転軸と光軸
とを平行にすることができるため、親指カメラ等の小型
カメラのレンズの光軸測定方法に有効である。
実 施 例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第２図は本発明が適用可能な視覚システムに使用する
テレビカメラの全体構成図であり、カメラヘッド２がカ
メラ制御器４に接続されており、このカメラ制御器４は
モニタテレビ６に接続されている。第３図を参照する
と、カメラヘッド２はレンズを内部に収容した円筒状レ
ンズホルダ10における12の位置の内部にCCDが取り付け
られ、さらにコネクタ14が設けられて構成されている。
円筒状レンズホルダ10の側面はカメラレンズの光軸に平
行に形成されている。そして、コネクタ14を介してカメ
ラヘッド２はカメラ制御器４に接続される。
テレビカメラの全体構成図であり、カメラヘッド２がカ
メラ制御器４に接続されており、このカメラ制御器４は
モニタテレビ６に接続されている。第３図を参照する
と、カメラヘッド２はレンズを内部に収容した円筒状レ
ンズホルダ10における12の位置の内部にCCDが取り付け
られ、さらにコネクタ14が設けられて構成されている。
円筒状レンズホルダ10の側面はカメラレンズの光軸に平
行に形成されている。そして、コネクタ14を介してカメ
ラヘッド２はカメラ制御器４に接続される。
第４図は本発明の光軸測定方法に使用するカメラ較正
装置の外観図であり、ベース16上に回転ステージ18が設
けられ、この回転ステージ18上に傾斜ステージ20が設け
られている。傾斜ステージ20には取付部材22が立設して
おり、この取付部材22にカメラヘッド２が固定される。
カメラヘッド２は回転ステージ18で回転され、その傾き
は傾斜ステージ20で調整される。
装置の外観図であり、ベース16上に回転ステージ18が設
けられ、この回転ステージ18上に傾斜ステージ20が設け
られている。傾斜ステージ20には取付部材22が立設して
おり、この取付部材22にカメラヘッド２が固定される。
カメラヘッド２は回転ステージ18で回転され、その傾き
は傾斜ステージ20で調整される。
また、ベース16上には支持コラム24,26が立設されて
いる。また、平行光を形成するためのオートコリメータ
28がベース16上に取り付けられている。支持コラム24の
取付部材30及び支持コラム26の取付部材32にわたり移動
軸34が設けられており、この移動軸34にミラー38が取り
付けられたミラー・ホルダ36が移動自在に取り付けられ
ている。ミラー38を移動軸34に沿って移動し、その角度
を変えることによってオートコリメータ28から出射され
た平行光をカメラヘッド２のレンズに種々の入射角で入
射させることができる。
いる。また、平行光を形成するためのオートコリメータ
28がベース16上に取り付けられている。支持コラム24の
取付部材30及び支持コラム26の取付部材32にわたり移動
軸34が設けられており、この移動軸34にミラー38が取り
付けられたミラー・ホルダ36が移動自在に取り付けられ
ている。ミラー38を移動軸34に沿って移動し、その角度
を変えることによってオートコリメータ28から出射され
た平行光をカメラヘッド２のレンズに種々の入射角で入
射させることができる。
次に第５図を参照すると、カメラヘッド２と回転ステ
ージ18の回転軸との関係を示す模式図が示されており、
Ａは回転ステージ18の回転軸、Ｂはカメラの光軸であ
る。Ｃは回転軸Ａに平行な基準線であり、この基準線Ｃ
から測定すべき２ヶ所の円筒状レンズホルダ10までの距
離をそれぞれd1,d2とする。このようにカメラヘッド２
を取付部材22に固定し、回転ステージ18を回転させる
と、距離d1,d2と回転角θの関係は、模式的に第６図の
ように書くことができる。このとき回転軸Ａとカメラの
光軸Ｂとは平行でないとする。これを式で表すと以下の
ようになる。
ージ18の回転軸との関係を示す模式図が示されており、
Ａは回転ステージ18の回転軸、Ｂはカメラの光軸であ
る。Ｃは回転軸Ａに平行な基準線であり、この基準線Ｃ
から測定すべき２ヶ所の円筒状レンズホルダ10までの距
離をそれぞれd1,d2とする。このようにカメラヘッド２
を取付部材22に固定し、回転ステージ18を回転させる
と、距離d1,d2と回転角θの関係は、模式的に第６図の
ように書くことができる。このとき回転軸Ａとカメラの
光軸Ｂとは平行でないとする。これを式で表すと以下の
ようになる。
d1＝f1（θ）＋D1 …（１） d2＝f2（θ）＋D2 …（２） ここでf1（θ）は周期関数、D1,D2は定数である。
d1′＝d1−D1 …（３） d2′＝d2−D2 …（４） とおくと、（１），（２）式は、 d1′＝f1（θ） …（５） d2′＝f2（θ） …（６） のように書き替えられる。即ち、d1′及びd2′と回転角
θの関係は第７図に示すようになる。
θの関係は第７図に示すようになる。
さて、この発明の目的は、回転軸Ａと光軸Ｂを平行に
することである。そのためにはd1′とd2′の差を０にす
れば良いが、これは実際上殆ど不可能である。従って実
際には、d1′とd2′の差分をできるだけ最小になるよう
に設定する。即ち、第８図に示すようにd1′とd2′を同
じグラフ内で書いたとき、斜線部分を最小になるように
設定すれば、回転軸と光軸とを実質上互いに平行になる
ようにすることができる。例えば、円筒状レンズホルダ
の測定すべき２ヶ所の距離が15mm位であるとすると、角
度分解能より斜線部分の最大差分値を20μｍにすれば回
転軸Ａと光軸Ｂを実質上平行にすることができる。
することである。そのためにはd1′とd2′の差を０にす
れば良いが、これは実際上殆ど不可能である。従って実
際には、d1′とd2′の差分をできるだけ最小になるよう
に設定する。即ち、第８図に示すようにd1′とd2′を同
じグラフ内で書いたとき、斜線部分を最小になるように
設定すれば、回転軸と光軸とを実質上互いに平行になる
ようにすることができる。例えば、円筒状レンズホルダ
の測定すべき２ヶ所の距離が15mm位であるとすると、角
度分解能より斜線部分の最大差分値を20μｍにすれば回
転軸Ａと光軸Ｂを実質上平行にすることができる。
このように回転軸とレンズの光軸を平行にした後に、
光軸からのレンズ特性を測定するようにする。即ち、カ
メラを回転軸を中心に回転させるとともに、カメラレン
ズに平行光を入射して、この平行光線の撮像面上におけ
る結像の軌跡に基づいて撮像面におけるカメラレンズの
光軸位置を測定する。このステップは本発明の特徴では
ないが、これを第９図を用いて説明する。
光軸からのレンズ特性を測定するようにする。即ち、カ
メラを回転軸を中心に回転させるとともに、カメラレン
ズに平行光を入射して、この平行光線の撮像面上におけ
る結像の軌跡に基づいて撮像面におけるカメラレンズの
光軸位置を測定する。このステップは本発明の特徴では
ないが、これを第９図を用いて説明する。
第９図（１）に示したように、焦点距離ｆの普通レン
ズ41と撮像面43とからなる撮像系の光軸Ｂと回転Ａとは
平行で、平行光42の入射方向が光軸Ｂと任意の角θであ
り、撮像面43に結像しているとすると、像45は光軸Ｂと
撮像面43との交点44からｒ（＝ｆ・tanθ）だけ離れた
箇所に結ばれる。ただし、上記の式は、レンズ形式が違
うと変わるものである。
ズ41と撮像面43とからなる撮像系の光軸Ｂと回転Ａとは
平行で、平行光42の入射方向が光軸Ｂと任意の角θであ
り、撮像面43に結像しているとすると、像45は光軸Ｂと
撮像面43との交点44からｒ（＝ｆ・tanθ）だけ離れた
箇所に結ばれる。ただし、上記の式は、レンズ形式が違
うと変わるものである。
そして、ここでこの光学系を回転軸Ａを中心として回
転すると、平行光２の結像点は移動してその軌跡は、第
９図（２）に示したように光軸Ｂと撮像面43との交差44
を中心として半径ｒの円を描く。従って、この円の軌跡
を検出して円の中心を求めれば、交差44の撮像面43での
位置を測定することができる。尚図中Ｏはレンズ41の光
学中心を示している。
転すると、平行光２の結像点は移動してその軌跡は、第
９図（２）に示したように光軸Ｂと撮像面43との交差44
を中心として半径ｒの円を描く。従って、この円の軌跡
を検出して円の中心を求めれば、交差44の撮像面43での
位置を測定することができる。尚図中Ｏはレンズ41の光
学中心を示している。
また、上述した場合と同様に光軸Ｂと回転軸Ａが平行
であり、さらに平行光の入射方向がこれらと平行である
場合には、第９図（３），（４）に示すように平行光の
像45は光軸Ｂと撮像面43との交点44上に結像され、光学
系を回転軸Ａを中心として回転しても、像45は常に交点
44上に結像される。従って、光学系を回転しても像45の
位置が撮像面上で移動しなければ、その点を撮像面上に
おける光軸Ｂの位置として測定することができる。
であり、さらに平行光の入射方向がこれらと平行である
場合には、第９図（３），（４）に示すように平行光の
像45は光軸Ｂと撮像面43との交点44上に結像され、光学
系を回転軸Ａを中心として回転しても、像45は常に交点
44上に結像される。従って、光学系を回転しても像45の
位置が撮像面上で移動しなければ、その点を撮像面上に
おける光軸Ｂの位置として測定することができる。
発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したので、親指カメ
ラ等の小型カメラの光軸とカメラ較正装置の回転軸とを
容易に平行に設定することができる。それによりカメラ
レンズの光軸測定を行うことができ、カメラの較正を行
うことができる。
ラ等の小型カメラの光軸とカメラ較正装置の回転軸とを
容易に平行に設定することができる。それによりカメラ
レンズの光軸測定を行うことができ、カメラの較正を行
うことができる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は視覚システムの全体構成図、 第３図はカメラヘッドの側面図、 第４図はカメラ較正装置の外観図、 第５図はカメラヘッドと回転軸との関係を示す模式図、 第６図はカメラを回転したときのd1とd2の変位を示す模
式図、 第７図はカメラを回転したときのd1′とd2′の変位を示
す模式図、 第８図は第７図のd1′とd2′を重ねたときのグラフ、 第９図は撮像面上におけるレンズ光軸位置を測定する説
明図である。 ２……カメラヘッド、 ４……カメラ制御器、 ６……モニタテレビ、 10……円筒状レンズホルダ、 12……CCDのある位置、 18……回転ステージ、 20……傾斜ステージ、 28……オートコリメータ、 38……ミラー。
式図、 第７図はカメラを回転したときのd1′とd2′の変位を示
す模式図、 第８図は第７図のd1′とd2′を重ねたときのグラフ、 第９図は撮像面上におけるレンズ光軸位置を測定する説
明図である。 ２……カメラヘッド、 ４……カメラ制御器、 ６……モニタテレビ、 10……円筒状レンズホルダ、 12……CCDのある位置、 18……回転ステージ、 20……傾斜ステージ、 28……オートコリメータ、 38……ミラー。
Claims (1)
- 【請求項１】平行光を形成するステップ（S1）と、該平
行光とカメラを取り付けた回転台の回転軸を平行にする
ステップ（S2）と、該回転軸と円筒状レンズホルダ（1
0）に収容されたカメラレンズの光軸を平行に設定する
ステップ（S3）と、前記回転軸を中心にカメラを回転さ
せるとともに、カメラレンズに平行光線を入射して、こ
の平行光線の撮像面上における結像の軌跡に基づいて撮
像面におけるカメラレンズの光軸位置を測定するステッ
プ（S4）とからなるカメラレンズの光軸測定方法におい
て、 前記回転軸と円筒状レンズホルダ（10）に収容されたカ
メラレンズの光軸を平行に設定するステップ（S3）は、 前記回転軸を中心にカメラを回転しながら、円筒状レン
ズホルダ（10）の側面の２ヶ所の変位を測定し（S3−
１）、 該２ヶ所の変位の差分を取り（S3−２）、 差分量を最少にする（S3−３）、 ステップから構成されることを特徴とするカメラレンズ
の光軸測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30924289A JP2769002B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | カメラレンズの光軸測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30924289A JP2769002B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | カメラレンズの光軸測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170828A JPH03170828A (ja) | 1991-07-24 |
| JP2769002B2 true JP2769002B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=17990638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30924289A Expired - Lifetime JP2769002B2 (ja) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | カメラレンズの光軸測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2769002B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221426B1 (en) | 1995-12-12 | 2001-04-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing image-forming apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101710090B1 (ko) * | 2015-01-29 | 2017-03-08 | 서강대학교산학협력단 | Uv-led 광원기반의 휴대용 형광 측정 장치 및 uv-led 광원을 이용한 형광 측정 방법 |
| CN113514231B (zh) * | 2021-08-17 | 2025-01-17 | 辽宁中蓝光电科技有限公司 | 一种屏下指纹镜头检测设备 |
-
1989
- 1989-11-30 JP JP30924289A patent/JP2769002B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6221426B1 (en) | 1995-12-12 | 2001-04-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing image-forming apparatus |
| US6554946B1 (en) | 1995-12-12 | 2003-04-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing image-forming apparatus |
| US7431878B2 (en) | 1995-12-12 | 2008-10-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Process of making an electron-emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03170828A (ja) | 1991-07-24 |
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