(57)【要約】【課題】従来のデジタルカメラの製造工程における撮像素子の傾き検査は、定量的な傾きは検出できず傾きの有無の判定だけであり、撮像素子の取り付け位置の微調整は修正できず、最初の工程から手直しであった。【解決手段】本発明は、撮影レンズの光軸方向に沿って移動する測定用チャートを固定された撮像素子で複数回撮像したチャートの撮像データによるコントラスト特性曲線のピーク値を用いて撮像素子の傾きを定量的に検出する撮像素子の傾き測定装置及びその測定方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有する被検ボディに取り付けられた撮影レンズと、
上記撮影レンズの光軸上の前方に配置された測定用チャートと、
上記測定用チャートを上記撮影レンズの光軸に沿って移動させる駆動手段と、
上記撮像素子による上記測定用チャートの撮像データから、画面内の複数の測定ポイントについてコントラスト値を算出するコントラスト演算手段と、
上記駆動手段によって上記測定用チャートを移動させた際の上記コントラスト値の変化から、上記複数の測定ポイントのそれぞれについてコントラスト値がピークとなるチャート位置を判定する判定手段と、
上記複数の測定ポイントにおいてコントラストがピークとなるチャート位置に応じて、上記撮像素子の傾きを演算する傾き演算手段と、
を具備することを特徴とする撮像素子の傾き測定装置。
【請求項２】
上記複数の測定ポイントは、画面内中央部、及び周辺部であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子の傾き測定装置。
【請求項３】
上記複数の測定ポイントは、画面内の少なくとも２つの周辺部を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子の傾き測定装置。
【請求項４】
上記複数の測定ポイントに対応する上記測定用チャート上の位置には、所定のパターンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子の傾き測定装置。
【請求項５】
測定用チャートを移動させながら上記測定用チャートを撮像素子にて繰り返し撮像する第１のステップと、
画面内の複数の測定ポイントのそれぞれについてコントラスト値がピークになる上記測定用チャートの位置を検出する第２のステップと、
上記第２のステップにおける検出結果に基づいて、上記撮像素子の傾きを検出する第３のステップと、
を具備することを特徴とする撮像素子の傾き測定方法。
【請求項６】
上記第１のステップは、上記画面内の複数の測定ポイントにおけるコントラスト値を演算するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載の撮像素子の傾き測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を有するカメラの測定装置に係り、特に撮像素子の傾きを測定する装置及びその測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラは、撮影レンズで被写体像を集光して、ＣＣＤなどの撮像素子の受光面に結像し、ここで光電変換された画像データを記録媒体に記録することで撮影が行われている。つまり、撮像素子の受光面（平面）は、設計通りに撮影レンズの光軸に対して垂直となるように配置されていないと、画像の中央では合焦しているにもかかわらず、周辺部が常にボケてしまうという問題を発生する。
【０００３】
撮像素子は、デジタルカメラを製作時に取り付け治具を用いて適正な位置に取り付けているが、作業ミス等で撮像素子を傾けて取り付けてしまう場合もある。このため、撮像素子を撮影レンズユニットに取り付けた後、その取り付け位置を確認するための検査を行っている。
【０００４】
その取り付け位置の検査として、例えば特許文献１には、撮像素子の傾き等に起因するカメラの解像性能を検査するために、撮影レンズの偏芯を評価する方法が提案されている。この方法は、撮像素子の撮像範囲内に収まるように、中央と四隅に評価パターンを設けた測定用チャートをカメラ前方に配置し、そのチャートを撮影する。得られた画像の解像度を比較することで、撮形レンズの偏芯を検査する。
【特許文献１】特開２００３−３０７６６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１による検査方法では、撮像素子がどの方向に傾いて取り付けられているかは測定できるが、どの程度傾いているかを定量的に測定することができない。  
従って、検査結果により取り付け状態（傾きの有無）の良否の判定が行うことができるだけであるため、撮像素子の取り付け位置を修正する場合には、微調整により修正することはなく、全く最初の工程から手直しすることとなる。  
そこで本発明は、カメラの製造工程でカメラに装着される撮像素子の取り付け状態を検査して、撮像素子の傾きを定量的に測定することを実現するための撮像素子の傾き測定装置及びその測定方法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】
本発明は上記目的を達成するために、撮像素子を有する被検ボディに取り付けられた撮影レンズと、上記撮影レンズの光軸上の前方に配置された測定用チャートと、上記測定用チャートを上記撮影レンズの光軸に沿って移動させる駆動手段と、上記撮像素子による上記測定用チャートの撮像データから、画面内の複数の測定ポイントについてコントラスト値を算出するコントラスト演算手段と、上記駆動手段によって上記測定用チャートを移動させた際の上記コントラスト値の変化から、上記複数の測定ポイントのそれぞれについてコントラスト値がピークとなるチャート位置を判定する判定手段と、上記複数の測定ポイントにおいてコントラストがピークとなるチャート位置に応じて、上記撮像素子の傾きを演算する傾き演算手段と、を備える撮像素子の傾き測定装置を提供する。
【０００７】
また本発明は、測定用チャートを移動させながら上記測定用チャートを撮像素子にて繰り返し撮像する第１のステップと、画面内の複数の測定ポイントのそれぞれについてコントラスト値がピークになる上記測定用チャートの位置を検出する第２のステップと、上記第２のステップにおける検出結果に基づいて、上記撮像素子の傾きを検出する第３のステップと、を備える撮像素子の傾き測定方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カメラの製造工程でカメラに装着される撮像素子の取り付け状態を検査して、撮像素子の傾きを定量的に測定することを実現するための撮像素子の傾き測定装置及び、その測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１には、本発明に係る撮像素子の傾き測定装置の一実施形態としての概念的な構成例を示す。
【００１０】
この傾き測定装置は、撮像素子１が取り付けられたミラーボックス２と、ミラーボックス２に検査のために取り付けられる治具レンズ（基準となるマスターレンズ）３と、治具レンズ３の前方にレンズ光軸と垂直を成すように移動可能に配置される測定用チャート４と、測定用チャート４をモータ駆動によりレンズ光軸方向（前後方向）に移動させるチャート駆動機構５と、チャート駆動機構５の駆動を行うチャート駆動回路６と、測定用チャート４と一体的に組み付けられ同時に移動しつつチャートを照明する光源７と、撮像素子１を駆動させて測定用チャート４の所定ステップに移動する毎に撮像素子１から測定用チャート４を撮像したチャート画像を読み出すＣＣＤ駆動＆データリード回路８と、これらの全体の構成部位を制御し、且つ後述するチャート画像（撮像データ）から撮像素子の傾きを算出する制御部９とで構成される。
【００１１】
ミラーボックス２は、内側背面に取り付けられたＣＣＤ等の半導体撮像素子からなる撮像素子１と、撮像素子１の受光面の前方（レンズ側の光路上）に配置される図示されないシャッタ機構と、シャッタ機構の前方の光路上に配置される可動ミラー１０とが設けられている。尚、測定の際に、光源７は一定距離離れて測定用チャート４と一体的に移動することにより、チャートにおける照明の輝度差が生じないようにしている。また、本実施形態では、構成部品が取り付けられてミラーボックス２が完成した後に、撮像素子の傾き測定を行っているが、撮像素子の傾きに影響しない部品については、撮像素子の傾き測定を行い、位置補正（必要であれば）した後に、取り付ける製造工程であってもよい。
【００１２】
図２は、本実施形態における撮像素子の傾き測定に用いられる測定用チャート４のチャートエリアの配置例を示している。この例では、１つの中央チャートエリア４ａと、対角線上の四隅に配置される４つの周辺チャートエリア４ｂ〜４ｅが配置されている。本実施形態に用いられる測定用チャート４のチャートパターンは、図２ではストライプ（縦縞）パターンを例として示しているが、特に限定されるものではなく、ホライズンストライプ（横縞）パターンや放射状パターン、リングパターン等やこれらを組み合わせたパターンなどがあるが、後述するコントラスト特性曲線からピーク値が特定できるパターンであればよい。
【００１３】
実際の測定においては、図３に示すような５つのチャートエリアを必ずしも全部使用しなくとも、１つの中央チャートエリア４ａと、中央チャートエリア４ａを挟んで対向しない２つの周辺チャートエリア（例えば、４ｂ，４ｃや４ｂ，４ｅ等）の組み合わせによる３個のチャートエリアにより撮像素子の傾きを判定することもできる。
【００１４】
図３は、測定用チャート４の中央チャートエリア４ａと周辺チャートエリア４ｂ〜４ｅの位置を、チャートを撮像する撮像素子の受光面１ａの画像処理エリアに重ね合わせた状態を示している。
【００１５】
このようにチャートエリアは、エリア全体を撮像して測定に用いるのではなく、例えば、エリアの範囲よりも全体的に縮小した画像処理エリアを用いて行う。重要な事項としては、すべてが同じ広さの画像処理エリアであり、各周辺チャートエリアの画像処理エリアは、エリア中心が対角線上であり、且つ中央の画像処理エリ１ａ（チャートエリア４ａ）のエリア中心から各周辺画像処理エリア１ｂ〜１ｅ（各周辺チャートエリア４ｂ〜４ｅ）のエリア中心までの距離が等しいものとする。尚、中央チャートエリア４ａのエリア中心は、撮影レンズの中心（光軸）であり、撮像素子の受光面の中央の画像処理エリア１ａの中心と一致するものとする。
【００１６】
次に図４に示すフローチャートを参照して、本実施形態における撮像素子の傾き測定装置による傾き検出について説明する。  
まず、測定用チャート４を最遠距離側の所定位置に停止させる（ステップＳ１）。その後、光源７を点灯して、チャート面が所定の輝度になるように照明し、撮像素子１による撮影を行う（ステップＳ２）。ここで図５に示すように、撮像された各画像処理エリアにおけるチャート画像から、中央チャートエリア及び四隅の周辺チャートエリアのコントラスト値を求める（ステップＳ３）。撮影回数が予め定めた所定数になったか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００１７】
この判定で撮影回数が所定回数に達しなければ（ＮＯ）、測定用チャート４を制御部９に制御されたチャート駆動機構５により、ミラーボックス２に１ピッチ（図５参照；ピント面で４０μｍ程度が好ましい）近距離側に近づくように移動する（ステップＳ５）。この移動の後、ステップＳ２に戻り、同様な撮像を行い、撮像データからコントラスト値を求める。
【００１８】
一方、ステップＳ４の判定で撮影回数が所定回数に達したならば（ＹＥＳ）、これまでのコントラスト値を測定位置に合わせてプロットして、図５に示すようなコントラスト特性曲線をそれぞれのチャートエリアについて作成する（ステップＳ６）。
【００１９】
次に、このコントラスト特性曲線における中央チャートエリア及び四隅の周辺チャートエリアのコントラスト特性曲線のピーク値を比較して、ずれ量（距離ａ）を求める傾き演算を行い、撮影レンズの光軸に対する撮像素子１の傾き量を求め（ステップＳ７）、このシーケンスを終了する。
【００２０】
また、コントラスト特性曲線におけるピーク値の位置の求め方について説明する。  
コントラスト特性曲線における最大値（ピーク値）の点と、その点における前後各１ピッチの合計３点によるコントラスト値から、  
２次直線  Ｙ＝ａＸ2＋ｂＸ＋ｃ  
（但し、Ｙはコントラスト値、Ｘはチャート距離とする）を求め、さらにＸで微分をして、（ｄＹ／ｄＸ）＝２ａＸ＋ｂを求め、（ｄＹ／ｄＸ）＝０となるＸを求める。このＸがピーク値の位置までのチャート距離となる。
【００２１】
同様に、各周辺チャートエリア、例えば周辺チャートエリア４ｃのコントラスト特性曲線のピーク値を算出する。求められた中央チャートエリア及び四隅の周辺チャートエリアのコントラスト特性曲線のピーク値を比較して、ずれ量（距離ａ）を求める。
【００２２】
例えば、中央チャートエリア４ａと、周辺チャートエリア４ｃ，４ｄの３つのエリアにおけるピーク値の位置を求めてプロットすると、一例として、図６に示すような傾きθを持つ直線が得られる。
【００２３】
また、本実施形態では、撮像素子側を固定し、測定用チャート（光源）側を光軸に沿って近づけて測定を行ったが、これに限定されるものではなく、測定用チャート（光源）側を固定して、撮像素子側を光軸に沿って近づけていくように移動させて測定してもよい。
【００２４】
以上説明したように本発明の撮像素子の傾き測定装置及びその測定方法によれば、撮像素子の中心と周辺との傾きから、光軸に対する撮像素子の受光面の傾きを定量的に検出することができる。これにより、撮像素子の受光面の傾きに対する修正は、例えば、撮像素子と、撮像素子を取り付けた基板との間にスペーサ（カンザ等）を差し込むことにより簡単に傾きを修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る撮像素子の傾き測定装置の一実施形態としての概念的な構成例を示す図である。
【図２】本実施形態における測定用チャートのチャートエリアの配置例を示す図である。
【図３】本実施形態における測定用チャートのチャートエリアと画像処理エリアらについて説明するための図である。
【図４】本実施形態における撮像素子の傾き測定装置による傾き検出について説明するためのフローチャートである。
【図５】コントラスト特性曲線の一例を示す図である。
【図６】中央チャートエリアと周辺チャートエリアのコントラスト値のピーク位置により撮像素子の傾きを説明するための図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…撮像素子、２…ミラーボックス、３…治具レンズ、４…測定用チャート、５…チャート駆動機構、６…チャート駆動回路、７…光源、８…ＣＣＤ駆動＆データリード回路、９…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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