(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズのレンズ枠への固定不良を検査する検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】被写体を撮像する撮像素子へ光を導くレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する検査装置１０であって、レンズモジュールを振動させる振動子２２と、レンズモジュールが振動子２２によって振動する前に撮像素子によって被写体が撮像されて得られた第１の画像と、振動子２２によるレンズモジュールの振動中または振動後に撮像素子によって被写体が撮像されて得られた第２の画像とを用いて、レンズモジュールに関して判定し、判定結果を出力するよう制御する情報処理部１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像素子へ光を導くレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する検査装置であって、
前記レンズモジュールを振動させる振動手段と、
前記レンズモジュールが前記振動手段によって振動する前に前記撮像素子によって前記被写体が撮像されて得られた第１の画像と、前記振動手段による前記レンズモジュールの振動中または振動後に前記撮像素子によって前記被写体が撮像されて得られた第２の画像とを用いて、前記レンズモジュールに関して判定し、判定結果を出力するよう制御するプロセッサと、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記判定する際に前記レンズモジュールの出荷可否または前記レンズの前記レンズ枠への固定不良の有無を判定する
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記レンズモジュールと前記被写体が固定されており、
前記レンズモジュールと前記被写体との相対位置関係は、振動前後で、または振動前と振動中の間で維持される
請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記振動手段によって振動可能な第１のステージと、
前記第１のステージに前記レンズモジュールを固定する固定用治具と、
前記被写体が固定されている第２のステージと、
前記第１のステージと前記第２のステージが間隔を空けて対向するように前記第１のステージと前記第２のステージを連結する連結治具と、
を更に備える請求項１から３のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記振動手段は振動子である
請求項１から４のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項６】
前記被写体は、予め定められたパターンが印字されたチャートである
請求項１から５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記第１の画像と前記第２の画像を複数の画像領域に分割し、分割後の対応する画像領域同士を比較し、当該比較結果を用いて判定結果を出力するよう制御する
請求項１から６のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項８】
前記レンズモジュールは、カメラモジュール内に固定されており、
前記振動手段は、前記カメラモジュールを振動させる
請求項１から７のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項９】
前記カメラモジュールは、車載カメラである
請求項８に記載の検査装置。
【請求項１０】
被写体を撮像する撮像素子へ光を導くレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する検査方法であって、
前記レンズモジュールを振動させる前に前記被写体を撮像して第１の画像を取得し、
前記レンズモジュールを振動させ、
前記レンズモジュールの振動中または振動後に前記被写体を撮像して第２の画像を取得し、
前記第１の画像と前記第２の画像とを用いて、前記レンズモジュールに関して判定し、判定結果を出力する、
検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、被写体を撮像する撮像手段へ光を導くレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光学機器（検査装置）に振動を与えた場合と等価な擬似振れ信号でレンズを駆動する手段とし、位置検出手段を介して駆動されたレンズの位置に相当する検出位置信号と送信した擬似振れ信号との差を比較することにより、振動前後の位置の差を検出する非破壊の検査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１６７１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、レンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良の有無を検査する時間を短縮することを可能とする検査装置及び検査方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示における検査装置は、被写体を撮像する撮像素子へ光を導くレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する検査装置であって、前記レンズモジュールを振動させる振動手段と、前記レンズモジュールが前記振動手段によって振動する前に前記撮像素子によって前記被写体が撮像されて得られた第１の画像と、前記振動手段による前記レンズモジュールの振動中または振動後に前記撮像素子によって前記被写体が撮像されて得られた第２の画像とを用いて、前記レンズモジュールに関して判定し、判定結果を出力するよう制御するプロセッサと、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本開示における検査装置は、レンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良の有無を検査する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係る検査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】カメラモジュールの構造の一例を示す断面図である。
【図３】レンズモジュールの構造の一例を示す断面図である。
【図４】本実施の形態に係る情報処理部の概略構成を示すブロック図である。
【図５】検査方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
［実施の形態］
［１−１．課題］
以下、本実施の形態の課題について説明する。近年、車載カメラの普及に伴い高性能化、高解像度化ニーズが高まっている中、従来以上に信頼性・安全性の保証が要求されている。車載カメラ内部に装着されているレンズに固着不良が発生した場合、車両走行中に振動によるレンズの位置ズレが発生し、画質低下が発生してしまうことがある。それを防ぐために、レンズの固着状態を検査することが必要となっている。
【００１１】
特許文献１で開示された光学機器（検査装置）では、振動を加えることによりレンズが必ず動くことを前提にした検出方法である。また、振動による振れ特性があらかじめ分からないものについては、検出できない問題がある。
【００１２】
この問題に対して、カメラ内部のレンズの固定状態を確認するために、カメラを分解し、カメラ内部のレンズの固定状態を直接に確認する為の物理的な破壊方法がある。この方法で、あらかじめカメラを分解し、顕微鏡などの計測機を用いて、レンズの固定状態を観察し、レンズの動く量を直接に測定することができる。
【００１３】
しかしながら、この検査の方法では、物理的な破壊方法でカメラを分解しない限り、カメラ内部にあるレンズの固定状態を確認することができない。また、この検査方法では、カメラ完成品を破壊して検査を行うため、検査コストが高く自動化生産に適用できないし、量産製造工程での全数検査が困難であるという課題がある。
【００１４】
本実施の形態は、係る事情に鑑みてなされたものであり、カメラを分解しなくてもレンズの固定（または固着）不良を検出することができるとともに、量産製造工程での全数検査を可能とする検査装置または検査方法を提供する。
【００１５】
以下、図１〜５を用いて、本実施の形態を説明する。
【００１６】
［１−２．構成］
［１−２−１．検査装置の構成］
図１は、本実施の形態に係る検査装置の概略構成を示す斜視図である。検査装置１０は、被写体を撮像する撮像素子（イメージセンサ）へ光を導くレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する。その一例として本実施の形態では、検査装置１０は、撮像装置の一種であるカメラモジュール３内に固定されているレンズモジュール内のレンズのレンズ枠への固定不良を検査する。一例として本実施の形態では、カメラモジュール３は車両に搭載されるカメラ（いわゆる車載カメラ）である。
【００１７】
図１に示すように、検査装置１０は、情報処理部１、情報処理部１に配線を介して接続されたコントローラ２１、このコントローラ２１に配線を介して接続された振動子（バイブレータ）２２、及びこの振動子２２が固定されている第１のステージ２３を備える。
【００１８】
振動子２２は、カメラモジュール３内のレンズモジュールを振動させる振動手段の一例である。振動子２２の振動時間や振動タイミングは、予めコントローラ２１で設定されている。振動子２２は、第１のステージ２３を介して、第１のステージ２３に固定されている被検物であるカメラモジュール３を間接的に振動させる。振動子２２の振動方向に応じて、カメラモジュール３は図１に示すｘ方向、ｙ方向またはｚ方向のうちのいずれかの方向または二つの方向または三つの方向に振動可能である。このように、第１のステージ２３は、振動手段の一例である振動子２２によって振動可能である。
【００１９】
更に、検査装置１０は、第１のステージ２３にカメラモジュール３（すなわちレンズモジュール）を固定する固定用治具４を備える。更に、検査装置１０は、被写体の一例であるチャート７と、このチャート７が固定されている第２のステージ６を備える。チャート７には、予め定められたパターンが印字されている。振動子２２の振動前後に、または振動前と振動中に、カメラモジュール３はチャート７を撮像する。
【００２０】
更に、検査装置１０は、一端が第１のステージ２３に連結され且つ他端が第２のステージ６に連結されている連結治具５−１〜５−４を備える。このようには、連結治具５−１〜５−４は、第１のステージ２３と第２のステージ６が間隔を空けて対向するようにするように第１のステージ２３と第２のステージ６を連結する。このようにして、カメラモジュール３（すなわちレンズモジュール）と被写体の一例であるチャート７が固定されている。このため、カメラモジュール３（すなわちレンズモジュール）と被写体の一例であるチャート７との相対位置関係は、振動前後で、または振動前と振動中の間で維持される。
【００２１】
図１に示すように、カメラモジュール３は、情報処理部１に配線を介して接続されている。これにより、振動子２２の振動前後に、または振動前と振動中に、カメラモジュール３で撮像された画像が情報処理部１に送られる。また表示装置８は、配線を介して情報処理部１に接続されている。これにより、カメラモジュール３（すなわちレンズモジュール）に関する判定結果が表示装置８に送られ、表示装置８がこの判定結果を表示する。この判定結果は例えばレンズモジュールの出荷可否、またはレンズのレンズ枠への固定不良の有無などである。
【００２２】
［１−２−２．カメラモジュールの構成］
続いて、図２を用いて被検物のカメラモジュール３の構成を説明する。図２は、カメラモジュールの構造の一例を示す断面図である。図２に示すように、カメラモジュール３は、撮像素子（イメージセンサ）３１と、通信端子３２と、レンズモジュール３３と、カメラケース３５とを備える。
【００２３】
レンズモジュール３３は、被写体としてのチャート７からの光を撮像素子３１へ導き、チャート７の像を撮像素子３１の撮像面に結像させる。撮像素子３１は、撮像面に結像されたチャート７の像を撮像する。通信端子３２は、撮像素子３１が撮像することにより得られた撮像画像（カメラ画像）を情報処理部１へ送信する。カメラケース３５は、撮像素子（イメージセンサ）３１及びレンズモジュール３３を収納しており、レンズモジュール３３を支持する。撮像素子３１とレンズモジュール３３は、振動前後、また振動前と振動中の位置関係を維持する。
【００２４】
［１−２−３．レンズモジュールの構成］
続いて、図３を用いてレンズモジュール３３の構成を説明する。図３は、レンズモジュールの構造の一例を示す断面図である。図３に示すように、レンズモジュール３３は、レンズ３３１〜３３５と、レンズを支持するレンズ枠３３６と、レンズ３３２とレンズ枠３３６との間の空間を埋めるスペーサ３３７と、を備える。スペーサ３３７は、レンズ３３２をレンズ枠３３６に固定するためのものである。本実施形態では一例としてレンズ３３２が熱かしめにより、スペーサ３３７に固着されている。なお、レンズ３３２を熱かしめ以外の方法、例えば接着などの方法で固着してもよい。
【００２５】
レンズ３３１〜３３５の固定（または固着）不良が発生した場合、レンズモジュール３３を振動させたときに、レンズ３３１〜３３５の位置変動によって撮像画像（カメラ画像）に変化が発生する。
【００２６】
［１−２−４．情報処理部の構成］
図４は、本実施の形態に係る情報処理部の概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、情報処理部１は、記憶部１１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、入力部１３と、キャプチャーインターフェース１４と、制御出力インタフェース１５と、表示出力インタフェース１６と、プロセッサ１７とを備える。情報処理部１内の各部はバスで接続されている。
【００２７】
記憶部１１には、プロセッサ１７が読み出して実行するためのプログラムが保存されている。また、記憶部１１には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）は一時的に情報を記憶する。入力部１３はユーザの入力を受け付ける。キャプチャーインターフェース１４は、カメラモジュール３の通信端子３２に配線を介して接続されており、この通信端子３２から撮像画像を受信する。制御出力インタフェース１５は、コントローラ２１に配線を介して接続されており、プロセッサ１７による振動に関する指令をコントローラ２１へ出力する。表示出力インタフェース１６は、表示装置８に配線を介して接続されており、表示用の信号を出力する。プロセッサ１７は、記憶部１１に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各処理を実行する。プロセッサ１７の処理の詳細については後述する。
【００２８】
［１−３．動作と検査方法］
以上のように構成された検査装置１０についてその動作について説明するとともに、検査装置１０を用いた検査方法について、図５を用いて以下説明する。図５は、検査方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【００２９】
（ステップＳ１０１）まず、検査者は、検査装置１０の第１のステージ２３にカメラモジュール３を取り付ける。
【００３０】
（ステップＳ１０２）次に、カメラモジュール３すなわちレンズモジュール３３を振動させる前に、プロセッサ１７は、カメラモジュール３にチャート７を撮像して第１の画像を取得させる。この第１の画像は情報処理部１に送られる。
【００３１】
（ステップＳ１０３）次に、プロセッサ１７は、振動子２２を振動させることにより、カメラモジュール３すなわちレンズモジュール３３を振動させる。
【００３２】
（ステップＳ１０４）次に、カメラモジュール３すなわちレンズモジュール３３の振動中、または振動後に、プロセッサ１７は、カメラモジュール３にチャート７を撮像して第２の画像を取得させる。この第２の画像は情報処理部１に送られる。
【００３３】
（ステップＳ１０５）次に、プロセッサ１７は、第１の画像と第２の画像を分割し、分割後の対応する画像領域同士の平均画素値の差分を算出する。例えば、第１の画像と第２の画像を９分割した場合、９つの画像領域同士の画素値の差分が得られる。
【００３４】
（ステップＳ１０６）次に、プロセッサ１７は、ステップＳ１０５で算出された画素値の差分の絶対値を算出する。例えば、９つの画素値の差分が得られた場合、９つの差分の絶対値が得られる。
【００３５】
（ステップＳ１０７）次に、プロセッサ１７は、ステップＳ１０６で算出された差分の絶対値の最大値が基準値未満であるか否か判定する。例えば、プロセッサ１７は、ステップＳ１０６で算出された９つの差分の絶対値の最大値が基準値未満であるか否か判定する。差分の最大値が基準値未満であれば、第２の画像は第１の画像からあまり変化がないので、振動によってレンズ３３１〜３３５の位置変動が起こっておらず、レンズ３３１〜３３５のレンズ枠への固定が良好であると判断できる。一方、差分の最大値が基準値以上であれば、第２の画像は第１の画像から変化しており、振動によってレンズ３３１〜３３５の位置変動が起こっており、レンズ３３１〜３３５のレンズ枠への固定が不良であると判断できる。
【００３６】
（ステップＳ１０８）ステップＳ１０７で差分の絶対値の最大値が基準値未満である場合、プロセッサ１７は、出荷可である旨を表示装置８に表示するよう制御する。
【００３７】
（ステップＳ１０９）出荷可である旨の表示を見た検査者は、このカメラモジュール３を取り外す。以降、次のカメラモジュールを検査するために、次のカメラモジュールを対象としてステップＳ１０１の処理が繰り返される。
【００３８】
（ステップＳ１１０）一方、ステップＳ１０７で差分の最大値が基準値以上である場合、プロセッサ１７は、出荷不可である旨を表示装置８に表示するよう制御する。
【００３９】
（ステップＳ１１１）出荷不可である旨の表示を見た検査者は、このカメラモジュール３を取り外す。
【００４０】
（ステップＳ１１２）そして検査者は、このカメラモジュール３の不良解析を行う。
【００４１】
このように、プロセッサ１７は、レンズモジュール３３が振動子２２によって振動する前に撮像素子３１によってチャート７が撮像されて得られた第１の画像と、振動子２２によるレンズモジュール３３の振動中または振動後に撮像素子３１によってチャート７が撮像されて得られた第２の画像とを用いて、レンズモジュール３３に関して判定し、判定結果を出力するよう制御する。具体的には例えばプロセッサ１７は、判定する際にレンズモジュール３３の出荷可否を判定する。またその際、プロセッサ１７は一例として、第１の画像と第２の画像を複数の画像領域に分割し、分割後の対応する画像領域同士を比較し、当該比較結果を用いて判定結果を出力するよう制御する。
【００４２】
［１−４．効果等］
以上のように、本実施の形態において、チャート７を撮像する撮像素子３１へ光を導くレンズモジュール３３内のレンズ３３１〜３３５のレンズ枠３３６への固定不良を検査する検査装置１０であって、検査装置１０は、レンズモジュール３３を振動させる振動子２２とプロセッサ１７とを備える。プロセッサ１７は、レンズモジュール３３が振動子２２によって振動する前に撮像素子３１によってチャート７が撮像されて得られた第１の画像と、振動子２２によるレンズモジュール３３の振動中または振動後に撮像素子３１によってチャート７が撮像されて得られた第２の画像とを用いて、レンズモジュール３３に関して判定し、判定結果を出力するよう制御する。
【００４３】
この構成により、レンズモジュール３３内のレンズ３３１〜３３５のレンズ枠３３６への固定不良の有無を検査する時間を短縮することができる。またカメラモジュールを分解しなくても、レンズの固定不良を検出することができるとともに、量産製造工程での全数検査をできる。例えば、車載カメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、あるいは監視カメラ等の内部レンズの固定状態の検査への適用が可能である。
【００４４】
また、本実施の形態において、レンズモジュール３３と被写体の一例であるチャート７が固定されており、レンズモジュール３３と被写体の一例であるチャート７との相対位置関係は、振動前後で、または振動前と振動中の間で維持される、これにより、振動前後、または振動前と振動中の間における撮像画像のずれは、レンズ３３１〜３３５の位置変動によるものに原因を限定することができる。このため、レンズの固定不良の検出精度を向上させることができる。
【００４５】
［他の実施の形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。
【００４６】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
本実施の形態では、レンズモジュール３３を振動させる振動手段の一例として、振動子２２を説明したが、これに限ったものではなく、第１のステージ２３を振動させるロボットアームまたはロボットであってもよい。また、人が第１のステージ２３を振動させることによって、レンズモジュール３３を振動させてもよく、振動子２２の代わりに手やハンマー等で叩く方法で代用することもできる。
【００４７】
また本実施の形態では、情報処理部１の内部にキャプチャーインターフェース１４、制御出力インタフェース１５が搭載されたが、これに限らず、情報処理部１の外部に配置されていてもよい。また本実施の形態では、プロセッサ１７は、判定する際にレンズモジュール３３の出荷可否を判定したが、これに限らず、レンズ３３１〜３３５のレンズ枠３３６への固定不良の有無を判定してもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、第１のステージ２３、第２のステージ６、連結治具５−１〜５−４を別々の部材で構成したが、これに限らず、一体の部材で構成してもよい。また、本実施の形態では、カメラモジュール３の内部にレンズモジュール３３が固定されて一体となったものについて説明したが、これに限らず、レンズ交換式カメラのようにレンズモジュール３３が、撮像素子３１を含むカメラモジュール３から着脱可能であってもよい。その場合、振動手段は、カメラモジュール３を介さずにレンズモジュール３３を直接振動させてもよい。その場合は、レンズモジュール３３と撮影素子３１との相対位置関係は、振動前後で、また振動前と振動中の間で維持される。
【符号の説明】
【００４９】
１  情報処理部
１０  検査装置
１１  記憶部
１２  ＲＡＭ
１３  入力部
１４  キャプチャーインターフェース
１５  制御出力インタフェース
１６  表示出力インタフェース
１７  プロセッサ
２１  コントローラ
２２  振動子
２３  第１のステージ
３  カメラモジュール
３１  撮像素子
３２  通信端子
３３  レンズモジュール
３３１〜３３５  レンズ
３３６  レンズ枠
３３７  スペーサ
３５  カメラケース
４  固定用治具
５  連結治具
６  第２のステージ
７  チャート
８  表示装置
【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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