(57)【要約】【課題】  レーザーオートコリメータを使用するために製品に鏡面を設けることなく、回転ステージを使用するために測定方向の変更に手間をかけることなく、振れ補正機能付き光学機器の回転振れ補正特性を安価に評価する。【解決手段】  制御ＩＣ２０ａの制御により、カメラ１３ａの光軸Ｌを回転軸として収容体１２を矯正体として回転させて、発光点３７，３８が写った画像３６をカメラ１３ａによって複数撮影する。これら各画像３６における発光点３７，３８を結ぶ直線３９の各傾きの変化から、カメラ１３ａの光軸Ｌ周りの像振れを知ることができる。したがって、複数の画像３６における直線３９の各傾きに基づいて、カメラ１３ａの光軸Ｌ周りの被写体像の像振れを補正する際における回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性を知ることができ、この駆動特性から、光学機器１１の回転振れ補正特性を上位システム２１によって評価できる。【選択図】  図１０
2018205645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影するカメラを備えた可動モジュールを収容する収容体と、前記カメラの光軸周りに回転自在に前記収容体を固定体に対して支持する回転支持機構と、前記カメラによって撮影される被写体像の前記カメラの光軸周りに生じる像振れを矯正することができる矯正体を前記カメラの光軸を回転軸として回転させて前記カメラの光軸周りに生じる像振れを補正する回転振れ補正機構とを備えた振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価する振れ補正特性評価装置において、
前記回転振れ補正機構によって前記カメラの光軸を回転軸として前記矯正体を回転させて、固定されたサンプル体の画像を前記カメラによって複数撮影する制御手段と、
前記制御手段の制御によって撮影される各画像における前記サンプル体像の各傾きに基づいて、前記カメラの光軸周りについての前記光学機器の回転振れ補正特性を評価する評価手段と
を備えることを特徴とする振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項２】
前記評価手段は、前記回転振れ補正機構によって前記矯正体が回転した回転振れ角を前記サンプル体像の各傾きに基づいて算出し、算出した回転振れ角から前記回転振れ補正機構の駆動特性を回転振れ補正特性として評価することを特徴とする請求項１に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記矯正体の可動回転範囲を前記矯正体が往復する駆動信号を前記回転振れ補正機構に与えて前記回転振れ補正機構を駆動制御し、
前記評価手段は、可動回転範囲を前記矯正体が往復して前記カメラが撮影する前記サンプル体の複数の画像から得られる前記回転振れ角と前記駆動信号との関係に基づいて、前記回転振れ補正機構の駆動特性を評価することを特徴とする請求項２に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回転振れ補正機構に与える駆動信号の大きさを、前記矯正体の回転が他の部品に干渉しない前記可動回転範囲内に制限することを特徴とする請求項３に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項５】
前記評価手段は、第１の前記回転振れ角に前記矯正体を回転させるのに必要とされる第１駆動信号の単位回転振れ角当たりの信号量と、第２の前記回転振れ角に前記矯正体を回転させるのに必要とされる第２駆動信号の単位回転振れ角当たりの信号量との比を算出し、算出した比に基づいて前記回転振れ補正機構の駆動特性を評価することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項６】
前記サンプル体は、大きさの異なる２つの発光点もしくは点光源または１本の輝線から構成されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項７】
前記サンプル体は、前記カメラの光軸と一致する位置に１つの発光点または点光源を有し、
前記回転支持機構は、前記カメラの光軸が前記カメラの結像側で前記固定体と交わる箇所を支点に前記収容体を回転自在に支持し、
前記評価手段は、前記制御手段の制御によって前記カメラの光軸を回転軸として前記収容体を回転させて撮影される前記サンプル体の複数の各画像における１つの前記発光点または点光源が描く軌跡に基づいて、前記支点を通る前記カメラの光軸の被写体側における振れを評価することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項８】
前記回転支持機構は、前記カメラの光軸が前記カメラの結像側で前記固定体と交わる箇所を支点に前記収容体を回転自在に支持し、
前記評価手段は、前記制御手段の制御によって前記カメラの光軸を回転軸として前記収容体を回転させて撮影される前記サンプル体の複数の各画像における２つの前記発光点もしくは点光源を結ぶ直線の交点、または前記１本の輝線の交点、または前記カメラの光軸と一致する位置に位置する前記直線もしくは前記１本の輝線上の１点が描く軌跡に基づいて、前記支点を通る前記カメラの光軸の被写体側における振れを評価することを特徴とする請求項６に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【請求項９】
前記光学機器は、前記可動モジュールを前記収容体に対して揺動自在に支持する揺動支持機構と、前記カメラによって撮影される被写体像の前記カメラの光軸に直交する方向の周りに生じる像振れを、前記収容体に対して前記可動モジュールを動かして補正する揺動振れ補正機構とを備え、
前記制御手段は、固定されたサンプル体の画像を前記カメラによって撮影しながら、前記揺動振れ補正機構によって前記可動モジュールを前記収容体に対して動かして、前記サンプル体の画像を複数撮影し、
前記評価手段は、前記制御手段の制御によって撮影された複数の画像によって描かれる前記サンプル体像の軌跡に基づいて、前記カメラの光軸に直交する方向の周りに生じる像振れについての前記光学機器の振れ補正特性を評価する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体像の像振れを補正する振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価する振れ補正特性評価装置に関し、特に、可動モジュールに備えられたカメラの光軸周りに生じる被写体像の像振れを、可動モジュールを収容する収容体を回転して補正する振れ補正特性についての評価に特徴を有する振れ補正特性評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置としては、例えば、特許文献１に開示された振れ補正カメラの検査装置がある。この振れ補正カメラの検査装置は、カメラ側部分、通信工具側部分、および加振台部分から構成される。カメラ側部分は、撮影光学系と、ＣＰＵと、Ｘ，Ｙ軸レンズ位置検出回路、Ｘ，Ｙ軸駆動モータ回路、およびヨー，ピッチ角速度検出回路等とから構成される。撮影光学系を構成する複数の撮影レンズのうちの１つは、手振れによる像振れを補正する防振レンズとして機能する。この振れ補正カメラの検査装置は、加振台によりぶれ補正カメラに所定の振動を与えて振れ補正機能の動作をチェックし、振れ補正機能が正常であるか否かを判断する。
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された振れ補正カメラの検査装置は、像振れを防振レンズによって補正する振れ補正カメラを検査するものである。図１（ａ）に外観斜視図を概念的に示すような振れ補正機能付き光学機器１の検査装置とは異なる。この振れ補正機能付き光学機器１は、特許文献２に開示される振れ補正機能付き光学ユニットのように、カメラを搭載する可動モジュール２が収容体３に揺動自在に収容され、収容体３がその底部の中心において固定体４に回転自在に支持されて、構成される。ピッチ(Pitch)方向およびヨー(Yaw)方向の像振れに対しては、揺動振れ補正機構により、同図（ｂ），（ｃ）の略側面図に示すように、可動モジュール２を収容体３に対して像振れを相殺する方向に揺動して、補正する。また、ロール(Roll)方向の像振れに対しては、回転振れ補正機構により、同図（ｄ），（ｅ）の平面図に示すように、固定体４に対して収容体３を像振れを相殺する方向に回転して、補正する。
【０００４】
従来、この種の振れ補正機能付き光学機器１の検査装置では、可動モジュール２を揺動する揺動振れ補正機構に対する駆動信号と、この駆動信号による可動モジュール２の振れ角との関係をピッチ方向およびヨー方向の可動部角度特性として測定して、揺動振れ補正機能が正常であるか否かを判断している。また、収容体３を回転する回転振れ補正機構に対する駆動信号と、この駆動信号による収容体３の回転振れ角との関係をロール方向の可動部角度特性として測定して、回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断している。
【０００５】
これらの可動部角度特性の測定には、一般的に、図２（ａ）の外観斜視図に示すような検査装置５が使用される。この検査装置５では、ピッチ方向およびヨー方向の可動部角度特性の測定にはレーザーオートコリメータ６、ロール方向の可動部角度特性の測定にはレーザーオートコリメータ７が用いられる。しかし、レーザーオートコリメータ６，７では概ね±２．５deg.の傾き角および回転角しか得られない。したがって、可動モジュール２の揺動角度範囲および収容体３の回転角度範囲が大きいと、各レーザーオートコリメータ６，７の測定可能範囲を越えてしまい、光学機器１の各方向の可動部角度特性を測定することができない。このため、被検査体となる振れ補正機能付き光学機器１をゴニオステージ８に載置して、ゴニオステージ８を同図（ｂ）の略側面図に示すように傾け、光学機器１の製品全体を傾けながら、可動モジュール２を駆動して測定することで、必要な傾き、例えば、約±１０deg.の傾きでの、ピッチ方向およびヨー方向の可動部角度特性を測定することができる。また、ゴニオステージ８を回転ステージ９上に載置して、回転ステージ９を同図（ｃ）の平面図に示すように回転し、光学機器１の製品全体を回転しながら、収容体３を回転駆動して測定することで、必要な回転角度、例えば、約±１０deg.の回転角度での、ロール方向の可動部角度特性を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−２６１２２９号公報
【特許文献２】特開２０１５−８２０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の振れ補正機能付き光学機器１の検査装置５は、ロール方向の可動部角度特性を測定する際、レーザーオートコリメータ７から出射されるレーザ光の反射光を利用するので、被検査体の表面に反射率９０％以上の鏡面を設ける必要がある。このため、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行う必要がある。
【０００８】
また、ロール方向の可動部角度特性を測定する際、レーザーオートコリメータ７に加えて回転ステージ９を使用し、製品全体を回転して測定する必要があるので、検査装置５は高価なものとなってしまう。さらに、可動部角度特性の測定方向と回転ステージ９の回転方向を連動させる必要があるので、測定方向の変更を簡単に行えない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、被写体を撮影するカメラを備えた可動モジュールを収容する収容体と、カメラの光軸周りに回転自在に収容体を固定体に対して支持する回転支持機構と、カメラによって撮影される被写体像のカメラの光軸周りに生じる像振れを矯正することができる矯正体をカメラの光軸を回転軸として回転させてカメラの光軸周りに生じる像振れを補正する回転振れ補正機構とを備えた振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価する振れ補正特性評価装置において、回転振れ補正機構によってカメラの光軸を回転軸として矯正体を回転させて、固定されたサンプル体の画像をカメラによって複数撮影する制御手段と、制御手段の制御によって撮影される各画像におけるサンプル体像の各傾きに基づいて、カメラの光軸周りについての光学機器の回転振れ補正特性を評価する評価手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本構成によれば、制御手段の制御により、回転振れ補正機構によってカメラの光軸を回転軸として矯正体を回転させて、固定されたサンプル体の画像をカメラによって複数撮影することで、サンプル体の複数の画像が得られる。これら各画像におけるサンプル体像の各傾きの変化から、カメラの光軸周りの像振れを知ることができる。したがって、複数の画像におけるサンプル体像の各傾きに基づいて、カメラの光軸周りの被写体像の像振れを補正する際における回転振れ補正機構の駆動特性を知ることができ、さらに、回転振れ補正機構のこの駆動特性から、振れ補正機能付き光学機器の回転振れ補正特性を評価手段によって評価することが可能になる。
【００１１】
このため、振れ補正機能付き光学機器の製品に搭載されているカメラや回転振れ補正機構といった構成要素を用いて、その回転振れ補正特性を評価することができ、レーザーオートコリメータや回転ステージを用いた従来の高価な検査装置を使用する必要は無くなる。よって、ロール方向の可動部角度特性を測定する際、レーザーオートコリメータを使用するために、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行うことなく、振れ補正機能付き光学機器の回転振れ補正特性を評価することができる。また、回転ステージを使用するために必要となっていた、振れ補正機能付き光学機器の可動部角度特性の測定方向と回転ステージの回転方向を連動させる処置も不要になり、測定方向の変更を簡単に行えるようになる。
【００１２】
また、本発明は、評価手段が、回転振れ補正機構によって矯正体が回転した回転振れ角をサンプル体像の各傾きに基づいて算出し、算出した回転振れ角から回転振れ補正機構の駆動特性を回転振れ補正特性として評価することを特徴とする。
【００１３】
本構成によれば、回転振れ補正機構によって矯正体が回転して振れた回転振れ角を評価手段によってサンプル体像の各傾きに基づいて算出することで、回転振れ補正機構に対する駆動信号と、この駆動信号による矯正体の回転振れ角との関係を可動部角度特性として測定することができる。そして、この可動部角度特性に基づき、測定した回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００１４】
また、本発明は、制御手段が、矯正体の可動回転範囲を矯正体が往復する駆動信号を回転振れ補正機構に与えて回転振れ補正機構を駆動制御し、評価手段が、可動回転範囲を矯正体が往復してカメラが撮影するサンプル体の複数の画像から得られる回転振れ角と駆動信号との関係に基づいて、回転振れ補正機構の駆動特性を評価することを特徴とする。
【００１５】
本構成によれば、制御手段の回転振れ補正機構に対する制御により矯正体がその可動回転範囲を往復させられることで、矯正体の回転振れ角の駆動信号に対する変化が、ヒステリシス特性として評価手段により把握される。したがって、評価手段は、このヒステリシス特性に基づいて、光学機器の回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００１６】
また、本発明は、制御手段が、回転振れ補正機構に与える駆動信号の大きさを、矯正体の回転が他の部品に干渉しない可動回転範囲内に制限することを特徴とする。
【００１７】
本構成によれば、矯正体の回転が制御手段によって他の部品に干渉しない可動回転範囲内に制限されることで、矯正体とその周囲の他の部品との衝突に起因する故障を防止することができる。また、矯正体の回転が一定の可動回転範囲内に制限されることで、必要以上の回転振れ角まで広範囲にわたって無駄に測定が行われるのが防止され、回転振れ補正特性の測定時間の短縮化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明は、評価手段が、第１の回転振れ角に矯正体を回転させるのに必要とされる第１駆動信号の単位回転振れ角当たりの信号量と、第２の回転振れ角に矯正体を回転させるのに必要とされる第２駆動信号の単位回転振れ角当たりの信号量との比を算出し、算出した比に基づいて回転振れ補正機構の駆動特性を評価することを特徴とする。
【００１９】
本構成によれば、矯正体を第１の回転振れ角だけ回転させる第１駆動信号の単位回転振れ角当たりの信号量と、矯正体を第２の回転振れ角だけ回転させる第２駆動信号の単位回転振れ角当たりの信号量との比を評価手段が算出することで、矯正体を単位回転振れ角だけ回転させるのに必要とされる駆動信号の信号量、つまり、矯正体の動作感度について、その直線性を評価することができる。評価手段は、矯正体の動作感度の直線性に基づいて、すなわち、矯正体を第２の回転振れ角まで回転させる可動回転範囲において矯正体の動作感度が一定に保たれているか否かに基づいて、光学機器の回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００２０】
また、本発明は、サンプル体が、大きさの異なる２つの発光点もしくは点光源または１本の輝線から構成されることを特徴とする。
【００２１】
本構成によれば、大きさの異なる２つの発光点もしくは点光源または１本の輝線をサンプル体として撮影することで、２つの発光点もしくは点光源間を結ぶ直線または１本の輝線からサンプル体像の傾きを容易に把握することができる。この際、２つの各発光点もしくは点光源の大きさが異なるため、各発光点もしくは点光源を明確に区別して認識でき、各発光点もしくは点光源間を結んで得られる直線の傾きの変化を誤ることなく確実に検出することができる。
【００２２】
また、本発明は、サンプル体が、カメラの光軸と一致する位置に１つの発光点または点光源を有し、回転支持機構が、カメラの光軸がカメラの結像側で固定体と交わる箇所を支点に収容体を回転自在に支持し、評価手段が、制御手段の制御によってカメラの光軸を回転軸として収容体を回転させて撮影されるサンプル体の複数の各画像における１つの発光点または点光源が描く軌跡に基づいて、支点を通るカメラの光軸の被写体側における振れを評価することを特徴とする。
【００２３】
本構成によれば、回転振れ補正機構によってカメラの光軸を回転軸として収容体を回転させて、カメラの光軸と一致する位置にある１つの発光点または点光源をカメラによって複数撮影し、発光点像または点光源像が描く軌跡を認識することで、支点を通るカメラの光軸の被写体側における振れが判明する。この振れは、収容体の頭部が支点を基点に円を描くことに起因して、カメラの光軸の被写体側端部がすりこぎを擦るように首を振ることで起きる。この振れからカメラの光軸の軸振れを評価して、光学機器の回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００２４】
また、本発明は、回転支持機構が、カメラの光軸がカメラの結像側で固定体と交わる箇所を支点に収容体を回転自在に支持し、評価手段が、制御手段の制御によってカメラの光軸を回転軸として収容体を回転させて撮影されるサンプル体の複数の各画像における２つの発光点もしくは点光源を結ぶ直線の交点、または１本の輝線の交点、またはカメラの光軸と一致する位置に位置する直線もしくは１本の輝線上の１点が描く軌跡に基づいて、支点を通るカメラの光軸の被写体側における振れを評価することを特徴とする。
【００２５】
本構成によれば、サンプル体の複数の各画像における２つの発光点もしくは点光源を結ぶ直線の交点、または１本の輝線の交点、またはカメラの光軸と一致する位置に位置する直線もしくは１本の輝線上の１点が描く軌跡を認識することで、支点を通るカメラの光軸の被写体側における振れが判明する。したがって、この振れからも、カメラの光軸の軸振れを評価して、光学機器の回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００２６】
また、本発明は、光学機器が、可動モジュールを収容体に対して揺動自在に支持する揺動支持機構と、カメラによって撮影される被写体像のカメラの光軸に直交する方向の周りに生じる像振れを、収容体に対して可動モジュールを動かして補正する揺動振れ補正機構とを備え、制御手段が、固定されたサンプル体の画像をカメラによって撮影しながら、揺動振れ補正機構によって可動モジュールを収容体に対して動かして、サンプル体の画像を複数撮影し、評価手段が、制御手段の制御によって撮影された複数の画像によって描かれるサンプル体像の軌跡に基づいて、カメラの光軸に直交する方向の周りに生じる像振れについての光学機器の振れ補正特性を評価することを特徴とする。
【００２７】
本構成によれば、制御手段の制御により、固定されたサンプル体の画像をカメラによって撮影しながら、揺動振れ補正機構によって可動モジュールを動かすことで、複数のサンプル体の画像が得られる。これら複数のサンプル体の画像から、サンプル体像の軌跡を得ることができる。このサンプル体像の軌跡は、可動モジュールの動きに応じて描かれる。したがって、このサンプル体像の軌跡に基づいて、カメラの光軸に直交する方向の周りに生じる被写体像の像振れを補正する際における可動モジュールの動きの特性を知ることができ、さらに、可動モジュールのこの動特性から、振れ補正機能付き光学機器の揺動振れ補正特性を評価手段によって評価することが可能になる。
【００２８】
したがって、カメラの光軸周りの被写体像の像振れを補正する際における回転振れ補正機構の駆動特性と共に、カメラの光軸に直交する方向の周りに生じる被写体像の像振れを補正する際における揺動振れ補正機構の駆動特性を知ることができる。このため、これらの駆動特性から、振れ補正機能付き光学機器のロール方向の回転振れ補正特性に加えて、ピッチ方向およびヨー方向の揺動振れ補正特性を評価手段によって評価することが可能になる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置によれば、光学機器のロール方向の可動部角度特性を測定する際、従来の高価な検査装置を使用する必要が無くなり、レーザーオートコリメータを使用するために製品に鏡面を設けることなく、また、回転ステージを使用するために測定方向の変更に手間をかけることなく、振れ補正機能付き光学機器の回転振れ補正特性を安価に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は、従来の振れ補正機能付き光学機器の検査装置の検査対象となる振れ補正光学機器の外観斜視図、（ｂ），（ｃ）は、（ａ）に示す振れ補正光学機器のピッチ方向およびヨー方向の振れ補正を概念的に説明する図、（ｄ），（ｅ）は、（ａ）に示す振れ補正光学機器のロール方向の振れ補正を概念的に説明する図である。
【図２】（ａ）は、従来の振れ補正機能付き光学機器の検査装置の概略構成を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示す検査装置に用いられるゴニオステージの動作説明図、（ｃ）は、（ａ）に示す検査装置に用いられる回転ステージの動作説明図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置のシステム構成図、（ｂ）は、（ａ）に示す光学機器の概略構成図である。
【図４】一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置の回路ブロック図である。
【図５】（ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置の外観斜視図、（ｂ）は、同検査装置の前面カバーが開けられた状態の外観斜視図、（ｃ）は、同検査装置の天井に設けられる穴を説明する図である。
【図６】（ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置により光学機器のピッチ方向およびヨー方向の振れ補正特性を評価する際における撮影のイメージを表す図、（ｂ）は、（ａ）に示す撮影により得られる複数の画像を示す図である。
【図７】（ａ）は、図６（ｂ）に示す複数の画像から得られる各発光点の位置を示すグラフ、（ｂ）は、発光点の動いた軌跡に基づいて、可動モジュールの各入力電圧に対する振れ角を算出した結果を示すグラフである。
【図８】図７（ｂ）に示す振れ角の算出原理を説明する図である。
【図９】一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置において、可動モジュールがその可動範囲を往復した際における、可動モジュールの駆動信号と振れ角との関係を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置により光学機器のロール方向の振れ補正特性を評価する際における撮影のイメージを表す図、（ｂ）は、（ａ）に示す撮影により得られる画像を示す図である。
【図１１】一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置において、収容体がその可動回転範囲を往復した際における、収容体の駆動信号と回転振れ角との関係を示すグラフである。
【図１２】（ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置による揺動アクチュエータおよび回転アクチュエータの検査処理手順を示すゼネラルフローチャート、（ｂ）は、（ａ）に示すヨーイング測定およびピッチング測定並びにロールリング測定のフローチャートである。
【図１３】（ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置により光学機器が備えるカメラの光軸の軸振れを評価する際における撮影のイメージを表す図、（ｂ）は、（ａ）に示す撮影により得られる画像を示す図である。
【図１４】（ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置において、２つの発光点間を結ぶ直線の交点から光学機器が備えるカメラの光軸の軸振れを評価する際に撮影される画像を示す図、（ｂ）は、２つの発光点間を結ぶ直線上の１点から光学機器が備えるカメラの光軸の軸振れを評価する際に撮影される画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、本発明による振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置を実施するための形態について説明する。
【００３２】
図３（ａ）は、本発明の一実施形態による振れ補正機能付き光学機器１１の振れ補正特性評価装置を構成する検査装置１０のシステム構成図、図４は回路ブロック図である。本明細書において、ＸＹＺの３軸は互いに直交する方向であり、Ｘ軸方向の一方側を＋Ｘ、他方側を−Ｘで示し、Ｙ軸方向の一方側を＋Ｙ、他方側を−Ｙで示し、Ｚ軸方向の一方側を＋Ｚ、他方側を−Ｚで示す。Ｚ軸方向は、振れ補正機能付き光学機器１１の可動モジュール１３が揺動していない状態で、可動モジュール１３に搭載されるカメラ１３ａの光軸Ｌに沿う方向である。また、＋Ｚ方向が光軸Ｌ方向の像側、−Ｚ方向が光軸Ｌ方向の物体側（被写体側）である。
【００３３】
検査装置１０の検査対象は、振れ補正機能付き光学機器１１であり、検査装置１０による検査は、検査対象とされる光学機器１１の製品そのものを使用して行われ、光学機器１１の振れ補正特性を評価する。
【００３４】
光学機器１１は、カメラ付き携帯電話機や空撮などを行うドローン等の電子機器に用いられる薄型カメラであり、電子機器の機器本体に支持された状態で電子機器に搭載される。光学機器１１は、図３（ｂ）に概念的に示すように、収容体１２に可動モジュール１３が揺動自在に収容され、固定体１４に対して収容体１２がカメラの光軸Ｌ周りに回転自在に支持されて、構成される。可動モジュール１３は、被写体を撮影するカメラ１３ａ、角速度センサ１３ｂおよび揺動アクチュエータ１３ｃ等から構成される。カメラ１３ａは可動モジュール１３の前面にレンズ１５を備えて構成され、レンズ１５には、可動モジュール１３が揺動していない状態で−Ｚ方向から被写体光が入射する。カメラ１３ａに内蔵された不図示の撮像素子には、レンズ１５によって被写体像が結像される。この被写体像は、カメラ１３ａに内蔵された不図示の撮像用回路モジュールによって映像信号に変換される。
【００３５】
カメラ１３ａは、揺動支持機構を構成する不図示のジンバル機構により、収容体１２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に揺動自在に支持されている。収容体１２のＸ軸周りの回転はピッチング（縦揺れ）、Ｙ軸周りの回転はヨーイング（横揺れ）として、可動モジュール１３に設けられた角速度センサ１３ｂに検出される。
【００３６】
可動モジュール１３と収容体１２との間には、カメラ１３ａによって撮影される被写体像のピッチ方向およびヨー方向の像振れを補正する揺動振れ補正機構が揺動アクチュエータ１３ｃとして設けられている。この揺動アクチュエータ１３ｃは、収容体１２に設けられた不図示の磁石と、可動モジュール１３に設けられた不図示のコイルとから構成され、可動モジュール１３と収容体１２との間で、可動モジュール１３を収容体１２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に揺動させ相対変位させる磁気駆動力を発生する。
【００３７】
収容体１２は、その底部中央に凸部１２ａが設けられ、凸部１２ａは固定体１４に設けられたボールベアリング１６によってその周囲が囲まれている。これら凸部１２ａおよびボールベアリング１６は、カメラの光軸Ｌ周りに回転自在に収容体１２を固定体１４に対して支持する回転支持機構を構成する。Ｚ軸周り、つまり、カメラの光軸Ｌ周りの収容体１２の回転はローリング（回転揺れ）として、収容体１２に設けられた角速度センサ１２ｂに検出される。または、角速度センサ１３ｂが、Ｘ軸周りの回転としてピッチング（縦揺れ）、Ｙ軸周りの回転としてヨーイング（横揺れ）の他に、光軸Ｌ周りの回転としてローリング（回転揺れ）を検出してもよい。
【００３８】
収容体１２と固定体１４との間には、カメラ１３ａによって撮影される被写体像のロール方向の像振れを補正する回転振れ補正機構が回転アクチュエータ１２ｃとして設けられている。この回転アクチュエータ１２ｃは、収容体１２に設けられた不図示の磁石と、固定体１４に設けられた不図示のコイルとから構成され、収容体１２と固定体１４との間で、収容体１２を固定体１４に対してＺ軸周りに回転変位させる磁気駆動力を発生する。本実施形態では、収容体１２は、被写体像の光軸Ｌ周りに生じる像振れを矯正することができる矯正体を構成する。
【００３９】
光学機器１１には、可動モジュール１３や収容体１２等への給電や信号授受を行うためのフレキシブル配線基板１７が引き出されており、フレキシブル配線基板１７の端部には、補強板１８に補強されて不図示のコネクタが設けられている。映像処理基板１９および制御基板２０はこのコネクタによってフレキシブル配線基板１７に接続され、フレキシブル配線基板１７を介して、可動モジュール１３や収容体１２等との間で信号の授受等を行う。映像処理基板１９には映像処理ＩＣ(Integrated Circuit)１９ａ、制御基板２０には制御ＩＣ２０ａが搭載されている。
【００４０】
映像処理基板１９に搭載された映像処理ＩＣ１９ａは、カメラ１３ａで撮影された映像信号を取り込み、所定の映像処理を行う。この映像処理基板１９は、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)通信により、ＰＣ(Personal Computer)で構成される上位システム２１にＵＶＣ(USB Video Class)仕様で接続され、上位システム２１によって制御され、また、上位システム２１との間で映像信号を授受する。
【００４１】
制御基板２０は、映像処理基板１９からＤＣ３．３Ｖの電源供給を受けて動作し、角速度センサ１３ｂから可動モジュール１３の角速度信号を受信する。また、角速度センサ１２ｂから収容体１２の角速度信号を受信する。制御基板２０に搭載された制御ＩＣ２０ａは、角速度センサ１３ｂから受信した角速度信号により収容体１２のピッチングおよびヨーイングを検出して、このピッチングおよびヨーイングを相殺するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)駆動信号を揺動アクチュエータ１３ｃへ出力する。揺動アクチュエータ１３ｃはこのＰＷＭ駆動信号によって駆動制御され、撮像素子に結像されるピッチ方向およびヨー方向の像振れを打ち消す方向に可動モジュール１３を揺動する。また、角速度センサ１２ｂから受信した角速度信号により収容体１２のローリングを検出して、このローリングを相殺するＰＷＭ駆動信号を回転アクチュエータ１２ｃへ出力する。回転アクチュエータ１２ｃはこのＰＷＭ駆動信号によって駆動制御され、撮像素子に結像されるロール方向の像振れを打ち消す方向にカメラ１３ａの光軸Ｌを中心に収容体１２を回転する。
【００４２】
制御基板２０は、Ｉ２Ｃ(Inter-Integrated Circuit)通信でＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ２２を介して上位システム２１に接続され、上位システム２１によって制御され、また、上位システム２１との間でデータを授受する。
【００４３】
図５は検査装置１０の機器構成を示し、同図（ａ）は、検査装置１０の筐体１０ａの前面カバー１０ｂが閉じられた状態、同図（ｂ）は、電源スイッチ２５および昇降スイッチ２６が操作されて前面カバー１０ｂが開けられた状態を表す。光学機器１１並びに映像処理基板１９および制御基板２０は、筐体１０ａの底面に配置される。この際、光学機器１１は、カメラ１３ａの撮影方向が筐体１０ａの天井に向けられるように取り付ける。筐体１０ａの底面にはＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ２２およびＵＳＢハブ２７も配置される。映像処理基板１９および制御基板２０は、このＵＳＢハブ２７を介するＵＳＢケーブルによって上位システム２１のＰＣに接続される。
【００４４】
筐体１０ａの天井には同図（ｃ）に示す３つの穴２９ａ，２９ｂ，２９ｃが１直線上に並んで開けられている。これらの穴２９ａ，２９ｂ，２９ｃから光学機器１１に向けてＬＥＤ装置２８によって点状の光が照射される。中央の穴２９ａは、筐体１０ａの底面に配置された光学機器１１が備えるカメラ１３ａの光軸Ｌと一致する位置に位置する。また、穴２９ａ，２９ｂと穴２９ｃの径は異なり、穴２９ｃは穴２９ａ，２９ｂよりも大きな径を有する。中央の穴２９ａは、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正特性、並びに、カメラ１３ａの光軸Ｌの後述する軸振れを評価する際に使用される。この際には両端の穴２９ｂ，２９ｃは不図示のシャッタにより覆われ、中央の穴２９ａから光学機器１１に向けてＬＥＤ装置２８によって点状の光が１つの発光点として照射される。また、大きさの異なる両端の穴２９ｂ，２９ｃは、ロール方向の振れ補正特性を評価する際に使用される。この際には中央の穴２９ａは不図示のシャッタにより覆われ、両端の穴２９ｂ，２９ｃから光学機器１１に向けてＬＥＤ装置２８によって大きさの異なる点状の光が２つの発光点として照射される。
【００４５】
この検査装置１０による検査は前面カバー１０ｂが閉じられて、光学機器１１が暗所に配置された状態で実施される。筐体１０ａおよび前面カバー１０ｂは光が筐体内に入り込まないように、黒色の帯電防止アクリル樹脂によって形成される。
【００４６】
検査装置１０による光学機器１１の検査は、ＬＥＤ装置２８によって照射される１つの発光点または２つの発光点を固定されたサンプル体として、カメラ１３ａで撮影することで、行われる。すなわち、制御手段を構成する制御ＩＣ２０ａの制御により、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正特性の評価時には、穴２９ａによって形成される固定された１つの発光点の画像をカメラ１３ａによって撮影しながら、揺動アクチュエータ１３ｃを駆動して可動モジュール１３を動かして、１つの発光点の画像を複数撮影する。また、ロール方向の振れ補正特性の評価時には、カメラ１３ａの光軸Ｌを回転軸として収容体１２を回転させて、穴２９ｂ，２９ｃによって形成される固定された２つの発光点の画像をカメラ１３ａによって複数撮影する。制御ＩＣ２０ａによるこれらの制御は、上位システム２１から制御ＩＣ２０ａのレジスタ値が設定されることで、行われる。このレジスタ値は、揺動アクチュエータ１３ｃまたは回転アクチュエータ１２ｃに与えられるＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決定する。
【００４７】
図６（ａ）は、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正特性の評価時における光学機器１１による撮影のイメージを表す図である。可動モジュール１３は、ＬＥＤ装置２８によって生成される、黒地の画像３１に発光点３２として写されるサンプル体をカメラ１３ａで撮影しながら、揺動アクチュエータ１３ｃによって矢印のように揺動される。この撮影により、同図（ｂ）に示すように、発光点３２が撮影された複数の画像３１が得られる。可動モジュール１３の揺動は、Ｙ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ約±１０deg.の振れ角で行われる。
【００４８】
図７（ａ）は、上記の撮影を、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を変えて揺動アクチュエータ１３ｃに与える入力電圧を一定電圧毎に変化させ、可動モジュール１３をＹ軸方向に揺動させながら、画像３１を撮影して得られる各発光点３２の位置を示すグラフである。同グラフの横軸はＸ軸方向、縦軸はＹ軸方向の位置を表す。また、同図（ｂ）は、発光点３２の動いた軌跡から、各入力電圧に対する可動モジュール１３の振れ角を算出した結果を示すグラフである。同グラフの横軸は揺動アクチュエータ１３ｃに与える入力電圧、縦軸は可動モジュール１３の振れ角を表す。また、黒塗りの菱形のプロット３３はＹ軸方向の振れ角、白抜きの正方形のプロット３４は意図しない（駆動信号を与えていない）Ｘ軸方向の振れ角を表す。
【００４９】
図８は、この振れ角の算出原理を説明する図である。レンズ１５の焦点距離をｆ[ｍｍ]、カメラ１３ａの撮像素子３５の画素ピッチをｄ[ｍｍ]、１画素当たりの単位振れ角をθ[deg.]とすると、θは同図に示す式（１）によって表される。このため、可動モジュール１３の振れ角は、カメラ１３ａを構成する撮像素子３５の画素ピッチｄ、およびカメラ１３ａを構成する光学系であるレンズ１５の焦点距離ｆから求まる、１画素当たりの単位振れ角θに、撮像素子３５上において発光点３２が移動した画素数を乗算（＝θ×移動画素数）することで、算出される。
【００５０】
これらの演算は上位システム２１によって行われる。上位システム２１は、制御ＩＣ２０ａの制御によって撮影された複数の画像３１によって描かれる発光点３２の軌跡に基づいて、可動モジュール１３の振れ補正特性を評価する評価手段を構成する。本実施形態では、上位システム２１は、揺動アクチュエータ１３ｃによって可動モジュール１３が揺動した振れ角を発光点３２の軌跡に基づいて算出し、算出した振れ角から揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を振れ補正特性として評価する。
【００５１】
図９は、可動モジュール１３のＹ軸方向における可動範囲を可動モジュール１３が往復するＰＷＭ駆動信号を揺動アクチュエータ１３ｃに与えて、制御ＩＣ２０ａが揺動アクチュエータ１３ｃを駆動制御した際における、ＰＷＭ駆動信号と可動モジュール１３の振れ角との関係を示すグラフである。同グラフの横軸はＰＷＭ駆動信号のデューティ（PWM Duty)設定値[％]、縦軸は可動モジュール１３の振れ角[deg.]である。また、特性線４１は可動モジュール１３のＹ軸方向の振れ角特性、特性線４２はＸ軸方向の振れ角特性を表す。また、特性線４１に囲まれる一点鎖線４１ａは特性線４１の平均値を表す。
【００５２】
ＰＷＭ駆動信号は、例えば、０からプラス側へ増加させ、振れ角が可動範囲の最大端に達したときにマイナス側へ減少させ、振れ角が可動範囲の最小端に達したときにプラス側へ反転させて、揺動アクチュエータ１３ｃに与えることで、可動範囲を可動モジュール１３が往復する。各特性線４１，４２はヒステリシス特性を示す。
【００５３】
上位システム２１は、同グラフに示される、Ｙ軸方向における可動範囲を可動モジュール１３が往復して撮影する発光点３２の複数の画像３１から得られる振れ角と、駆動信号との関係に基づいて、揺動アクチュエータ１３ｃのピッチング駆動特性を評価する。また、Ｘ軸方向における可動範囲を可動モジュール１３が往復して撮影する発光点３２の複数の画像３１から得られる振れ角と、駆動信号との関係に基づいて、揺動アクチュエータ１３ｃのヨーイング駆動特性をピッチング駆動特性と同様に評価する。
【００５４】
揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を測定する際に、可動モジュール１３を揺動させる可動範囲は、揺動アクチュエータ１３ｃに与えられるＰＷＭ駆動信号の大きさが、制御ＩＣ２０ａにより制御されて、可動モジュール１３のＹ軸方向およびＸ軸方向における揺動が他の部品に干渉しない可動範囲内に制限される。光学機器１１の製品としての可動範囲の動作保証範囲は±６deg.に設定されるが、設計時における可動範囲の動作保証は、デューティ設定値がグラフに示す値Ａでの振れ角に設定される。
【００５５】
揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性の評価は、次の第１〜第９の項目を測定し、検査することで行われる。第１の項目は、デューティ設定値の値Ａでの振れ角、第２の項目は、振れ角が１deg.のときのデューティ設定値の値Ｂから求まる可動モジュール１３の動作感度、第３の項目は、振れ角が３deg.のときのデューティ設定値の値Ｃから求まる可動モジュール１３の動作感度、第４の項目は、振れ角が６deg.のときのデューティ設定値の値Ｄから求まる可動モジュール１３の動作感度、第５の項目は、振れ角が１deg.と６deg.とにおける各動作感度の比、第６の項目は、振れ角が指定の４deg.のときにおけるデューティ設定値の値Ｅ、第７の項目は、振れ角が指定の７deg.のときにおけるデューティ設定値の値Ｆ、第８の項目は、駆動信号を往復させて戻ってきたときの原点におけるズレ幅（ヒステリシス）Ｇ、第９の項目は、駆動信号を与えていないＸ軸方向における振れ角の最大値と最小値間の幅（クロストーク）Ｈである。
【００５６】
なお、ここではグラフにおけるプラス側の値について説明するが、マイナス側の値についても同様に測定されて評価される。
【００５７】
上位システム２１は、第１の項目のデューティ設定値Ａでの振れ角に基づき、検査対象の光学機器１１における揺動アクチュエータ１３ｃが、設計時における可動範囲の動作保証要件を満たすか否かについて、評価する。
【００５８】
また、可動モジュール１３の動作感度は、可動モジュール１３を単位振れ角だけ揺動させるのに必要とされるＰＷＭ駆動信号の信号量を算出することで、求めることができる。上位システム２１は、可動モジュール１３の振れ角が１deg.、３deg.および６deg.のときにおける、デューティ設定値Ｂ、ＣおよびＤの各駆動信号について、単位振れ角当たりの信号量をそれぞれ算出することで、各振れ角における可動モジュール１３の、第２、第３および第４の項目の動作感度を求める。そして、求めた各動作感度が規定の動作感度要件を満たすか否かの観点から、揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。
【００５９】
また、上位システム２１は、第５の項目の、振れ角が１deg.と６deg.とにおける各動作感度の比に基づいて、動作感度のリニアリティの観点から、揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。また、上位システム２１は、第６および第７の項目の、振れ角が指定の４deg.および７deg.のときにおけるデューティ設定値ＥおよびＦについては、揺動アクチュエータ１３ｃを使った実際の振れ補正におけるパラメータとして使用する。
【００６０】
また、上位システム２１は、第８の項目の、原点におけるズレ幅（ヒステリシス）Ｇが規定の値に収まっているか否かの観点から、揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。また、上位システム２１は、可動モジュール１３がＹ軸方向における可動範囲を往復する駆動信号を揺動アクチュエータ１３ｃに与えた際に、Ｙ軸方向に直交する駆動信号を与えていないＸ軸方向に揺動して生じる、可動モジュール１３のＸ軸方向における振れ角を、第９の項目の、振れ角の最大値と最小値間の幅（クロストーク）Ｈに基づいて判断し、揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。
【００６１】
図１０（ａ）は、ロール方向の振れ補正特性の評価時における光学機器１１による撮影のイメージを表す図である。収容体１２は、カメラ１３ａの光軸Ｌを回転軸として矢印のように回転させられ、カメラ１３ａは、黒地の画像３６に発光点３７，３８として写されるサンプル体の画像を複数撮影する。この撮影により、同図（ｂ）に示すように、画像３６には、異なる大きさの発光点３７，３８の組み合わせが複数撮影される。収容体１２の回転は、カメラ１３ａの光軸Ｌを中心に約±１０deg.の回転振れ角で行われる。
【００６２】
評価手段を構成する上位システム２１は、制御ＩＣ２０ａの制御によって撮影される各画像３６におけるサンプル体像の各傾きに基づいて、カメラ１３ａの光軸Ｌの周りについての光学機器１１の回転振れ補正特性を評価する。本実施形態では、上位システム２１は、収容体１２が回転した回転振れ角をサンプル体像の各傾きに基づいて算出し、算出した回転振れ角から回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性を回転振れ補正特性として評価する。サンプル体像の各傾きは、大きさの異なる２つの発光点３７，３８間を結ぶ直線３９から算出される。収容体１２が回転した回転振れ角は、今回の撮影によって得られた画像３６における直線３９の傾きと、前回の撮影によって得られた画像３６における直線３９の傾きとの差から、算出される。
【００６３】
図１１は、カメラ１３ａの光軸Ｌを回転軸とする収容体１２の可動回転範囲を収容体１２が往復するＰＷＭ駆動信号を回転アクチュエータ１２ｃに与えて、制御ＩＣ２０ａが回転アクチュエータ１２ｃを駆動制御した際における、ＰＷＭ駆動信号と収容体１２の回転振れ角との関係を示すグラフである。同グラフの横軸はＰＷＭ駆動信号のデューティ（PWM Duty)設定値[％]、縦軸は収容体１２の回転振れ角[deg.]である。また、特性線４３は収容体１２の回転振れ角特性、特性線４３に囲まれる一点鎖線４３ａは特性線４３の平均値を表す。
【００６４】
ＰＷＭ駆動信号は、例えば、０からプラス側へ増加させ、回転振れ角が可動回転範囲の最大端に達したときにマイナス側へ減少させ、回転振れ角が可動回転範囲の最小端に達したときにプラス側へ反転させて、回転アクチュエータ１２ｃに与えることで、可動回転範囲を収容体１２が往復する。特性線４３はヒステリシス特性を示す。
【００６５】
上位システム２１は、同グラフに示される、可動回転範囲を収容体１２が往復してカメラ１３ａが撮影する発光点３７，３８間を結ぶ直線３９から得られる回転振れ角と、駆動信号との関係に基づいて、回転アクチュエータ１２ｃのローリング駆動特性を評価する。
【００６６】
回転アクチュエータ１２ｃのローリング駆動特性を測定する際に、収容体１２を回転させる可動回転範囲は、回転アクチュエータ１２ｃに与えられるＰＷＭ駆動信号の大きさが、制御ＩＣ２０ａにより制御される収容体１２の光軸Ｌ周りの回転が他の部品に干渉しない可動回転範囲内に制限される。ロール方向における光学機器１１の製品としての可動回転範囲の動作保証範囲は、ピッチ方向およびヨー方向と同様に概ね±６deg.に設定され、設計時における可動回転範囲の動作保証は、デューティ設定値がグラフに示す値Ａでの回転振れ角に設定される。
【００６７】
回転アクチュエータ１２ｃのローリング駆動特性の評価は、次の第１〜第８の項目を測定し、検査することで行われる。第１の項目は、デューティ設定値の値Ａでの回転振れ角、第２の項目は、回転振れ角が１deg.のときのデューティ設定値の値Ｂから求まる収容体１２の動作感度、第３の項目は、振れ角が３deg.のときのデューティ設定値の値Ｃから求まる収容体１２の動作感度、第４の項目は、振れ角が６deg.のときのデューティ設定値の値Ｄから求まる収容体１２の動作感度、第５の項目は、振れ角が１deg.と６deg.とにおける各動作感度の比、第６の項目は、振れ角が指定の４deg.のときにおけるデューティ設定値の値Ｅ、第７の項目は、振れ角が指定の７deg.のときにおけるデューティ設定値の値Ｆ、第８の項目は、駆動信号を往復させて戻ってきたときの原点におけるズレ幅（ヒステリシス）Ｇである。
【００６８】
なお、ここではグラフにおけるプラス側の値について説明するが、マイナス側の値についても同様に測定されて評価される。
【００６９】
上位システム２１は、第１の項目のデューティ設定値Ａでの回転振れ角に基づき、検査対象の光学機器１１における回転アクチュエータ１２ｃが、設計時における可動回転範囲の動作保証要件を満たすか否かについて、評価する。
【００７０】
また、収容体１２の動作感度は、収容体１２を単位回転振れ角だけ揺動させるのに必要とされるＰＷＭ駆動信号の信号量を算出することで、求めることができる。上位システム２１は、収容体１２の回転振れ角が１deg.、３deg.および６deg.のときにおける、デューティ設定値Ｂ、ＣおよびＤの各駆動信号について、単位回転振れ角当たりの信号量をそれぞれ算出することで、各回転振れ角における収容体１２の、第２、第３および第４の項目の動作感度を求める。そして、求めた各動作感度が規定の動作感度要件を満たすか否かの観点から、回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性を評価する。
【００７１】
また、上位システム２１は、第５の項目の、振れ角が１deg.と６deg.とにおける各動作感度の比に基づいて、動作感度のリニアリティの観点から、回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性を評価する。また、上位システム２１は、第６および第７の項目の、振れ角が指定の４deg.および７deg.のときにおけるデューティ設定値ＥおよびＦについては、回転アクチュエータ１２ｃを使った実際の振れ補正におけるパラメータとして使用する。また、上位システム２１は、第８の項目の、原点におけるズレ幅（ヒステリシス）Ｇが規定の値に収まっているか否かの観点から、回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性を評価する。
【００７２】
図１２（ａ）は、検査装置１０による揺動アクチュエータ１３ｃおよび回転アクチュエータ１２ｃの検査処理手順を示すゼネラルフローチャートである。
【００７３】
まず、検査装置１０の図示しないスイッチが操作されることで、検査装置１０を構成する各装置の電源がオンにされる（ステップ（以下、Ｓと記載する）１参照）。次に、前面カバー１０ｂを昇降スイッチ２６により上方へ開き、検査対象となる光学機器１１がワークとして筐体１０ａに取り付けられる（Ｓ２参照）。次に、ＵＳＢハブ２７の個別スイッチを操作することで、ＬＥＤ装置２８、ＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ２２、映像処理基板１９へＵＳＢ給電され（Ｓ３参照）、上位システム２１のＰＣに発光点の映像が表示される（Ｓ４参照）。次に、可動モジュール１３がＸ軸方向に揺動されてＹ軸周りのヨーイングの測定が行われ（Ｓ５参照）、引き続いて、可動モジュール１３がＹ軸方向に揺動されてＸ軸周りのピッチングの測定が行われる（Ｓ６参照）。続いて、収容体１２がカメラ１３ａの光軸Ｌ（Ｚ軸）の周りに回転されてローリングの測定が行われる（Ｓ７参照）。その後、映像処理基板１９への給電がオフにされ（Ｓ８参照）、ワークが筐体１０ａから取り外されて（Ｓ９参照）、１製品の検査が終了する。
【００７４】
同図（ｂ）は、Ｓ５において行われるヨーイング測定のフローチャートである。なお、Ｓ６において行われるピッチング測定もヨーイング測定と同様に行われる。
【００７５】
ヨーイング測定に際して、まず、上位システム２１によって制御ＩＣ２０ａの揺動アクチュエータ１３ｃ駆動用レジスタに対するパラメータ設定がＩ２Ｃ通信によって行われる（Ｓ１１参照）。次に、制御ＩＣ２０ａが揺動アクチュエータ１３ｃへ出力するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決める値が、上位システム２１によって制御ＩＣ２０ａの揺動アクチュエータ１３ｃ駆動用レジスタに設定される（Ｓ１２参照）。次に、レジスタに設定されたデューティ比に相当する振れ角に、揺動アクチュエータ１３ｃが図６（ａ）に示すように駆動されて、カメラ１３ａに図６（ｂ）に示すように撮影される画像３１が上位システム２１に取り込まれる（Ｓ１３参照）。その後、上位システム２１において、画像３１における発光点３２の位置が図７（ａ）に示すように検出される（Ｓ１４参照）。次に、上位システム２１により、可動モジュール１３の入力電圧に対する振れ角が、図７（ｂ）に示すように、発光点３２の位置から換算される（Ｓ１５参照）。
【００７６】
その後、撮影される画像３１の全ての発光点３２についての、入力電圧に対する振れ角の測定が終了したか否かが判断される（Ｓ１６参照）。測定が終了していない場合には、Ｓ１６の判断はＮｏとなって処理はＳ１２に戻り、Ｓ１２〜Ｓ１５の処理が繰り返される。全ての発光点３２についての、入力電圧に対する振れ角の測定が終了すると、Ｓ１６の判断はＹｅｓとなり、次に、ヨー方向の振れ補正特性に関する前述した第１〜第９の各検査項目についての計算が上位システム２１によって行われる（Ｓ１７参照）。次に、各検査項目についての揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性の評価が前述したように判定され（Ｓ１８参照）、ヨーイング測定が終了する。
【００７７】
同図（ａ）のＳ７において行われるローリング測定も、同図（ｂ）に示されるフローチャートに沿って実施される。
【００７８】
つまり、ローリング測定に際して、まず、上位システム２１によって制御ＩＣ２０ａの回転アクチュエータ１２ｃ駆動用レジスタに対するパラメータ設定がＩ２Ｃ通信によって行われる（Ｓ１１参照）。次に、制御ＩＣ２０ａが回転アクチュエータ１２ｃへ出力するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決める値が、上位システム２１によって制御ＩＣ２０ａの回転アクチュエータ１２ｃ駆動用レジスタに設定される（Ｓ１２参照）。次に、レジスタに設定されたデューティ比に相当する回転振れ角に、回転アクチュエータ１２ｃが図１０（ａ）に示すように駆動されて、カメラ１３ａに図１０（ｂ）に示すように撮影される画像３６が上位システム２１に取り込まれる（Ｓ１３参照）。その後、上位システム２１において、画像３６における各発光点３７，３８の位置が検出され、各発光点３７，３８間を結ぶ直線３９の傾きが算出される（Ｓ１４参照）。次に、上位システム２１により、収容体１２の入力電圧に対する回転振れ角が各直線３９の傾きの差から換算される（Ｓ１５参照）。
【００７９】
その後、撮影される画像３６の全ての直線３９についての、入力電圧に対する回転振れ角の測定が終了したか否かが判断される（Ｓ１６参照）。測定が終了していない場合には、Ｓ１６の判断はＮｏとなって処理はＳ１２に戻り、Ｓ１２〜Ｓ１５の処理が繰り返される。全ての直線３９についての、入力電圧に対する回転振れ角の測定が終了すると、Ｓ１６の判断はＹｅｓとなり、次に、ロール方向の振れ補正特性に関する前述した第１〜第８の各検査項目についての計算が上位システム２１によって行われる（Ｓ１７参照）。次に、各検査項目についての回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性の評価が前述したように判定され（Ｓ１８参照）、ローリング測定が終了する。
【００８０】
（本形態の主な作用効果）
このような本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、制御ＩＣ２０ａの制御により、カメラ１３ａの光軸Ｌを回転軸として収容体１２を回転させて、発光点３７，３８が固定されたサンプル体として写った画像３６をカメラ１３ａによって複数撮影する。これら各画像３６における発光点３７，３８の各傾きの変化から、カメラ１３ａの光軸Ｌ周りの像振れを知ることができる。したがって、複数の画像３６における発光点３７，３８の各傾きに基づいて、カメラ１３ａの光軸Ｌ周りの被写体像の像振れを補正する際における回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性を知ることができ、さらに、回転アクチュエータ１２ｃのこの駆動特性から、光学機器１１の回転振れ補正特性を上位システム２１によって評価することが可能になる。
【００８１】
このため、光学機器１１の製品に搭載されているカメラ１３ａや回転アクチュエータ１２ｃといった構成要素を用いて、その回転振れ補正特性を評価することができ、レーザーオートコリメータ７や回転ステージ９を用いた従来の高価な検査装置５を使用する必要は無くなる。よって、ロール方向の可動部角度特性を測定する際、レーザーオートコリメータ７を使用するために、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行うことなく、光学機器１１の回転振れ補正特性を評価することができる。また、回転ステージ９を使用するために必要になる、光学機器１１の可動部角度特性の測定方向と回転ステージ９の回転方向を連動させる処置も不要になり、制御ＩＣ２０ａの回転アクチュエータ１２ｃ駆動用レジスタに設定する値を書き換えるだけで、測定方向の変更を簡単に行えるようになる。
【００８２】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、回転アクチュエータ１２ｃによって収容体１２が回転して振れた回転振れ角を、発光点３７，３８間を結ぶ直線３９の各傾きに基づいて上位システム２１によって算出することで、回転アクチュエータ１２ｃに対する駆動信号と、この駆動信号による収容体１２の回転振れ角との関係を可動部角度特性として測定することができる。そして、この可動部角度特性に基づき、測定した回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００８３】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、制御ＩＣ２０ａの回転アクチュエータ１２ｃに対する制御により収容体１２がその可動回転範囲を往復させられることで、収容体１２の回転振れ角の駆動信号に対する変化が、図１１のグラフにおけるズレ幅Ｇとして上位システム２１により把握される。したがって、上位システム２１は、このズレ幅Ｇが示すヒステリシス特性に基づいて、光学機器１１の回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００８４】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、収容体１２の回転が制御ＩＣ２０ａによって他の部品に干渉しない可動回転範囲内に制限されることで、収容体１２とその周囲の他の部品との衝突に起因する故障を防止することができる。また、収容体１２の回転が一定の可動回転範囲内に制限されることで、必要以上の回転振れ角まで広範囲にわたって無駄に測定が行われるのが防止され、回転振れ補正特性の測定時間の短縮化を図ることができる。
【００８５】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、収容体１２を１deg.だけ揺動させるときの動作感度と、収容体１２を６deg.だけ揺動させるときの動作感度との比を上位システム２１が算出することで、収容体１２の動作感度について、その直線性を評価することができる。上位システム２１は、収容体１２の動作感度の直線性に基づいて、すなわち、基準角となる0deg.から６deg.にわたる可動回転範囲において収容体１２の動作感度が一定に保たれているか否かに基づいて、光学機器１１の回転振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００８６】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、大きさの異なる２つの発光点３７，３８をサンプル体として撮影することで、２つの発光点３７，３８間を結ぶ直線３９からサンプル体像の傾きを容易に把握することができる。この際、２つの各発光点３７，３８の大きさが異なるため、各発光点３７，３８を明確に区別して認識でき、各発光点３７，３８間を結んで得られる直線３９の傾きの変化を誤ることなく確実に検出することができる。
【００８７】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、制御ＩＣ２０ａの制御により、固定された発光点３２が写った画像３１をカメラ１３ａによって図６（ａ）に示すように撮影しながら、揺動アクチュエータ１３ｃによって可動モジュール１３を動かすことで、複数の発光点３２の画像３１が図６（ｂ）に示すように得られる。そして、これら複数の発光点３２の画像３１から、発光点３２の軌跡を得ることができる。この発光点３２の軌跡は、可動モジュール１３の動きに応じて描かれる。したがって、この発光点３２の軌跡に基づいて、ピッチ方向およびヨー方向の被写体像の像振れを補正する際における可動モジュール１３の動きの特性を知ることができ、さらに、可動モジュール１３のこの動特性から、光学機器１１のピッチ方向およびヨー方向の振れ補正特性を上位システム２１によって評価することが可能になる。
【００８８】
したがって、カメラ１３ａの光軸Ｌ周りの被写体像の像振れを補正する際における回転アクチュエータ１２ｃの駆動特性と共に、カメラ１２の光軸に直交するＸ方向およびＹ方向の各周りに生じる被写体像の像振れを補正する際における揺動アクチュエータ１３ｃの駆動特性を知ることができる。このため、これらの駆動特性から、光学機器１１のロール方向の回転振れ補正特性に加えて、ピッチ方向およびヨー方向の揺動振れ補正特性を上位システム２１によって評価することが可能になる。
【００８９】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、光学機器１１の製品に搭載されているカメラ１３ａや揺動アクチュエータ１３ｃといった構成要素を用いて、その揺動振れ補正特性を評価することができ、レーザーオートコリメータ６やゴニオステージ８を用いた従来の高価な検査装置５を使用する必要は無くなる。よって、レーザーオートコリメータ６を使用するために、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行うことなく、光学機器１１の揺動振れ補正特性を評価することができる。また、ゴニオステージ８を使用するために必要になる、光学機器１１の可動部角度特性の測定方向とゴニオステージ８の傾斜方向を連動させる処置も不要になり、制御ＩＣ２０ａの揺動アクチュエータ１３ｃ駆動用レジスタに設定する値を書き換えるだけで、測定方向の変更を簡単に行えるようになる。
【００９０】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、揺動アクチュエータ１３ｃによって可動モジュール１３が揺動して振れた振れ角を上位システム２１によって発光点３２の軌跡に基づいて算出することで、可動モジュール１３を動かす揺動アクチュエータ１３ｃに対する駆動信号と、この駆動信号による可動モジュール１３の振れ角との関係を可動部角度特性として測定することができる。そして、この可動部角度特性に基づき、測定した光学機器１１の揺動振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００９１】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、制御ＩＣ２０ａの揺動アクチュエータ１３ｃに対する制御により可動モジュール１３がＹ軸方向およびＸ軸方向の各可動範囲を往復させられることで、可動モジュール１３の振れ角の駆動信号に対する変化が、図９のグラフにおけるズレ幅Ｇとして上位システム２１に把握される。したがって、上位システム２１は、このズレ幅Ｇが示すヒステリシス特性に基づいて、光学機器１１の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００９２】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、可動モジュール１３の、Ｙ軸方向に直交する意図しないＸ軸方向における振れ角の駆動信号に対するヒステリシス特性が、図９のグラフにおけるクロストークＨとして上位システム２１に把握される。したがって、上位システム２１は、このヒステリシス特性に基づいて、Ｙ軸方向に直交する意図しないＸ軸方向における可動モジュール１３の振れ角、および、Ｘ軸方向に直交する意図しないＹ軸方向における可動モジュール１３の振れ角を評価して、光学機器１１の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００９３】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、可動モジュール１３のＹ軸方向およびＸ軸方向における揺動が制御ＩＣ２０ａによって他の部品に干渉しない可動範囲内に制限されることで、可動モジュール１３とその周囲の他の部品との衝突に起因する故障を防止することができる。また、可動モジュール１３の揺動が一定の可動範囲内に制限されることで、必要以上の振れ角まで広範囲にわたって無駄に測定が行われるのが防止され、揺動振れ補正特性の測定時間の短縮化を図ることができる。
【００９４】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、可動モジュール１３を１deg.だけ揺動させるときの動作感度と、可動モジュール１３を６deg.だけ揺動させるときの動作感度との比を上位システム２１が算出することで、可動モジュール１３の動作感度について、その直線性を評価することができる。上位システム２１は、可動モジュール１３の動作感度の直線性に基づいて、すなわち、基準角となる0deg.から６deg.にわたる可動範囲において可動モジュール１３の動作感度が一定に保たれているか否かに基づいて、光学機器１１の揺動振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。
【００９５】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０は、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に収容された完成品状態の光学機器１１に対して、振れ補正特性を評価する。このため、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に収容された完成品状態の振れ補正機能付き光学機器１１個々の振れ補正特性を、評価することができる。
【００９６】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０は、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に収容されていない半完成品状態の振れ補正機能付き光学機器１１に対しては、可動モジュール１３内にカメラ１３ａのダミーをセットして揺動振れ補正特性を評価する。このため、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に後で収容されるタイプの、半完成品状態の振れ補正機能付き光学機器１１に対しても、可動モジュール１３内に測定用としてカメラ１３ａのダミーをセットすることで、その揺動振れ補正特性を評価することができる。
【００９７】
（変形例）
なお、上記の実施形態においては、被写体像の光軸Ｌ周りに生じる像振れを矯正することができる矯正体を、カメラ１３ａの撮像素子３５を含む収容体１２とした場合について、説明した。しかし、矯正体は収容体１２に限定されることはなく、例えば、撮像素子３５を含む可動モジュール１３や、撮像素子３５そのものなどを矯正体とし、これらを光軸Ｌを中心に回転することで、被写体像の光軸Ｌ周りに生じる像振れを補正することもできる。
【００９８】
また、上記の実施形態においては、ロール方向の振れ補正特性を評価する際に、サンプル体を発光点３７，３８とした場合について、説明した。しかし、筐体１０ａの天井に設ける穴２９ｂ，２９ｃを使って形成する発光点３７，３８の代わりに、筐体１０ａの天井に設けるスリット等を使って形成する１本の輝線をサンプル体としてもよい。また、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正特性を評価する際に、サンプル体を点状の１つの発光点３２とした場合について、説明した。しかし、このサンプル体も必要に応じて、直線や、十字線、特殊画像などに変更してもよい。また、上記の実施形態においては、筐体１０ａの天井に設ける穴２９ａ，２９ｂ，２９ｃを使って形成する発光点３２，３７，３８をサンプル体としたが、穴２９ａ，２９ｂ，２９ｃの位置にそれらの大きさに応じた発光径のＬＥＤ等で点光源をＬＥＤ装置２８に代えて設けて、サンプル体を形成するようにしてもよい。このような各サンプル体によっても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【００９９】
また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０においては、図３（ｂ）に示すように、収容体１２の底部に形成される凸部１２ａおよびボールベアリング１６から構成される回転支持機構は、カメラ１３ａの光軸Ｌがカメラ１３ａの結像側で固定体１４と交わる箇所を支点５０に、収容体１２を回転自在に支持する。このため、収容体１２の頭部が支点５０を基点に円を描くことに起因して、カメラ１３ａの光軸Ｌの被写体側端部がすりこぎを擦るように首を振ることで、支点５０を通るカメラ１３ａの光軸Ｌの被写体側端部にすりこぎ振れが起きる。
【０１００】
本実施形態による光学機器１１の検査装置１０では、カメラ１３ａの光軸Ｌと一致する位置にある中央の穴２９ａから出射されて、図１３（ａ）に示すように画像５１に撮影される発光点５２をカメラ１３ａで撮影することで、カメラ１３ａの光軸Ｌのすりこぎ振れを上位システム２１によって評価することができる。なお、カメラ１３ａの光軸Ｌのすりこぎ振れを評価する際には、揺動アクチュエータ１３ｃを駆動させず、可動モジュール１３が収容体１２に対して揺動していない状態にさせられる。
【０１０１】
画像５１は、制御ＩＣ２０ａの制御によってカメラ１３ａの光軸Ｌを回転軸として収容体１２を矢印に示すように回転させることで、複数撮影される。上位システム２１は、撮影される複数の各画像５１における１つの発光点５２が例えば同図（ｂ）に示すように描く軌跡５３に基づいて、支点５０を通るカメラ１３ａの光軸Ｌの被写体側におけるすりこぎ振れを評価する。上位システム２１は、認識した軌跡５３が範囲５４に収まっていれば、すりこぎ振れが許容範囲内にあると判定し、光学機器１１の回転振れ補正機能が正常であると判断する。また、発光点５２に代えて、カメラ１３ａの光軸Ｌ上にある１つの点光源をサンプル体として同様に撮影し、点光源像の軌跡を認識することによっても、光軸Ｌの被写体側におけるすりこぎ振れを評価することができる。
【０１０２】
また、上記のすりこぎ振れは、大きさの異なる両端の穴２９ｂ，２９ｃから出射されて、図１４（ａ）に示すように画像３６に撮影される発光点３７，３８を、収容体１２を回転させてカメラ１３ａで複数回撮影することによっても、評価することができる。この場合、上位システム２１は、複数の各画像３６における２つの発光点３７，３８を結ぶ直線３９の交点５５が描く軌跡に基づいて、支点５０を通るカメラ１３ａの光軸Ｌの被写体側におけるすりこぎ振れを評価する。上位システム２１は、認識した軌跡が範囲５６に収まっていれば、すりこぎ振れが許容範囲内にあると判定し、光学機器１１の回転振れ補正機能が正常であると判断する。また、発光点３７，３８に代えて、１本の輝線をサンプル体として同様に撮影し、各輝線像の交点が描く軌跡を認識することによっても、光軸Ｌの被写体側におけるすりこぎ振れを評価することができる。
【０１０３】
また、上記のすりこぎ振れは、収容体１２を回転させて図１４（ｂ）に示すように画像３６に撮影される、発光点３７，３８を結ぶ直線３９上に有り、カメラ１３ａの光軸Ｌと一致する位置に位置する１点５７が描く軌跡に基づいても、評価することができる。この場合、上位システム２１は、認識した軌跡が範囲５８に収まっていれば、すりこぎ振れが許容範囲内にあると判定し、光学機器１１の回転振れ補正機能が正常であると判断する。また、直線３９上の１点５７に代えて、カメラ１３ａの光軸Ｌと一致する位置に位置する１本の輝線上の１点が描く軌跡を同様に認識することによっても、光軸Ｌの被写体側におけるすりこぎ振れを評価することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…振れ補正機能付き光学機器１１の検査装置（振れ補正特性評価装置）
１１…振れ補正機能付き光学機器
１２…収容体（矯正体）
１２ａ…凸部
１２ｂ…角速度センサ
１２ｃ…回転アクチュエータ（回転振れ補正機構）
１３…可動モジュール
１３ａ…カメラ
Ｌ…カメラ１３ａの光軸
１３ｂ…角速度センサ
１３ｃ…揺動アクチュエータ（揺動振れ補正機構）
１４…固定体
１５…レンズ（光学系）
１６…ボールベアリング
１７…フレキシブル配線基板
１９…映像処理基板
１９ａ…映像処理ＩＣ
２０…制御基板
２０ａ…制御ＩＣ
２１…上位システム（ＰＣ）
２２…ＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ
２８…ＬＥＤ装置
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…穴
３１，３６，５１…画像
３２，３７，３８，５２…発光点（サンプル体像）
３９…直線
５５…直線３９の交点
５７…直線３９上の１点
【図１】
2018205645.tif 000003
【図２】
2018205645.tif 000004
【図３】
2018205645.tif 000005
【図４】
2018205645.tif 000006
【図５】
2018205645.tif 000007
【図６】
2018205645.tif 000008
【図７】
2018205645.tif 000009
【図８】
2018205645.tif 000010
【図９】
2018205645.tif 000011
【図１０】
2018205645.tif 000012
【図１１】
2018205645.tif 000013
【図１２】
2018205645.tif 000014
【図１３】
2018205645.tif 000015
【図１４】
2018205645.tif 000016