(57)【要約】【課題】画像記録装置の個体差による画質の劣化や、被写体距離を大きく変化させることに起因する画質の劣化を低減させ、高品質な画像を得ることを可能とする画像記録装置及びその検査装置を提供すること。【解決手段】被写体の撮影による画像データを記録する画像記録装置であるカメラモジュール１であって、被写体からの光を取り込む光学系を構成する撮像レンズ３と、光学系により取り込まれた光を信号電荷に変換し、画像データを得るイメージセンサ５と、光学系を伝搬する光学波面の位相分布を調整する位相調整手段である液晶素子２と、を有し、液晶素子２は、光学系に備わる光学特性を検査するための検査用チャートをカメラモジュール１で撮影した際の撮影データを利用して予め設定された位相調整信号に応じて、位相分布を調整する。【選択図】図１
2011043562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮影による画像データを記録する画像記録装置であって、
前記被写体からの光を取り込む光学系と、
前記光学系により取り込まれた光を信号電荷に変換し、前記画像データを得るイメージセンサと、
前記光学系を伝搬する光学波面の位相分布を調整する位相調整手段と、を有し、
前記位相調整手段は、前記光学系に備わる光学特性を検査するための検査用チャートを前記画像記録装置で撮影した際の撮影データを利用して予め設定された位相調整信号に応じて、前記位相分布を調整することを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記位相調整手段は、液晶素子を備え、
前記液晶素子は、前記位相調整信号により駆動が制御されることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
画像記録装置の光学系に備わる光学特性を検査するための検査用チャートを前記画像記録装置に撮影させ、撮影データを取得する撮影データ取得手段と、
前記光学系を伝搬する光学波面の位相分布を調整するための位相調整信号を生成する位相調整信号生成手段と、を有し、
前記位相調整信号生成手段は、前記撮影データ取得手段により取得された前記撮影データを利用して、前記位相調整信号を生成することを特徴とする画像記録装置の検査装置。
【請求項４】
前記位相調整信号生成手段は、前記撮影データから取得されたＰＳＦデータに基づいて前記位相調整信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の画像記録装置の検査装置。
【請求項５】
前記画像記録装置に設けられた位相調整手段を前記位相調整信号により駆動させた場合における前記光学波面の歪みを検証し、
前記光学波面の歪みが閾値より大きい場合に、前記位相調整信号生成手段で生成された前記位相調整信号を補正することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像記録装置の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像記録装置及びその検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影された被写体像を画像データへ変換して電気的に保存するデジタルカメラ等に用いられる、画像記録装置としてのカメラモジュールが普及している。カメラモジュールにより撮影された画像の画質を劣化させる要因としては、例えば、収差によって発生する濃度歪み、幾何歪み、ボケなどがある。これらの要因はカメラモジュールを構成する部品の製造精度、組立精度に大きく依存することから、カメラモジュールの個体差によって画質は異なることとなる。また、マクロ撮影をする場合などに、被写体距離を大きく変化させた場合には、レンズ特性に依存した収差が発生する場合もある。なお、本願において、レンズ等の部品の製造誤差や、部品同士の組立誤差によって製品ごとに生じる差を、個体差という。
【０００３】
画質が劣化した画像のうち不要な情報を抑制させ、有用な情報を取り出すには、一般にエッジ強調フィルタ処理が施される。また、さらに精度の高い情報を得たい場合には、例えば画像復元処理技術が用いられる。例えば、特許文献１には、点像分布関数（Ｐｏｉｎｔ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ＰＳＦ）を用いた画像復元処理技術が提案されている。
【０００４】
エッジ強調フィルタ処理や画像復元処理では、対応可能な収差に限界があるため、画質を向上させることが困難な場合があり得る。特に、ＰＳＦの半径が大きくなるほど、複雑な形状となるほど、収差の許容範囲が狭められることとなる。また、画像処理のために大型な演算処理回路の搭載が必要となる場合には、イメージセンサの回路規模が大きくなってしまう。画像処理による以外に画質を向上させるために、レンズの製造やカメラモジュールの組み立てに高い精度を求めることとなると、部品の製造及び組み立てのコストが高くなることが欠点となる。さらに、被写体距離を大きく変化させる場合に画質の劣化を低減させることも困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８３８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、画像記録装置の個体差による画質の劣化や、被写体距離を大きく変化させることに起因する画質の劣化を低減させ、高品質な画像を得ることを可能とする画像記録装置及びその検査装置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】
【０００７】
本願発明の一態様によれば、被写体の撮影による画像データを記録する画像記録装置であって、前記被写体からの光を取り込む光学系と、前記光学系により取り込まれた光を信号電荷に変換し、前記画像データを得るイメージセンサと、前記光学系を伝搬する光学波面の位相分布を調整する位相調整手段と、を有し、前記位相調整手段は、前記光学系に備わる光学特性を検査するための検査用チャートを前記画像記録装置で撮影した際の撮影データを利用して予め設定された位相調整信号に応じて、前記位相分布を調整することを特徴とする画像記録装置が提供される。
【０００８】
また、本願発明の一態様によれば、画像記録装置の光学系に備わる光学特性を検査するための検査用チャートを前記画像記録装置に撮影させ、撮影データを取得する撮影データ取得手段と、前記光学系を伝搬する光学波面の位相分布を調整するための位相調整信号を生成する位相調整信号生成手段と、を有し、前記位相調整信号生成手段は、前記撮影データ取得手段により取得された前記撮影データを利用して、前記位相調整信号を生成することを特徴とする画像記録装置の検査装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、カメラモジュールの個体差による画質の劣化や、被写体距離を大きく変化させることによる画質の劣化を低減させ、高品質な画像を得ることができるという効果を奏する。
【００１０】
また、本発明によれば、高品質な画像の記録を可能とする画像記録装置を得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態に係る画像記録装置であるカメラモジュールの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、カメラモジュールの概略構成を示す断面模式図である。
【図３】図３は、カメラモジュールの検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、検査装置により位相調整信号を設定する手順を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、カメラモジュールにより画像を記録する手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態に係る画像記録装置及びその検査装置を詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る画像記録装置であるカメラモジュール１の概略構成を示すブロック図である。図２は、カメラモジュール１の概略構成を示す断面模式図である。画像記録装置１は、被写体の撮影による画像データを記録する。
【００１４】
液晶素子２は、カメラモジュール１の光学系を伝搬する光学波面の位相分布を調整する位相調整手段として機能する。液晶素子２は、液晶分子を備える液晶層と、液晶層を挟持する二枚の光学ガラスとを備える。二枚の光学ガラスには、透明電極からなる導電パターンが形成されている。液晶素子２は、導電パターンにより駆動電圧が印加されることにより、光学波面の位相を補正する。撮像レンズ３は、被写体からの光を取り込むための光学系を構成する。ＩＲカットフィルタ４は、撮像レンズ３により取り込まれた光から赤外光を除去する。
【００１５】
イメージセンサ５は、撮像レンズ３により取り込まれた光を信号電荷に変換し、画像データを得る。イメージセンサ５は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素値をベイヤー配列に対応する順序で取り込むことによりアナログ方式の画像信号を生成し、撮像条件に応じたゲインにて順次増幅させる。さらに、イメージセンサ５は、アナログ方式の画像信号をデジタル方式の画像データへ変換させる。
【００１６】
画像処理部６は、イメージセンサ５から入力された画像データに対して、種々の処理を施す。記録部７は、画像処理部６から入力された画像データをメモリや記録媒体に記録する。制御部８は、画像記録装置１の各部を制御する。液晶駆動部９は、液晶素子２を駆動させる。保持部１０は、液晶駆動部９により液晶素子２を駆動させるための位相調整信号を保持する。レンズホルダ１１は、液晶素子２、撮像レンズ３及びＩＲカットフィルタ４を支持する。シールドカバー１２は、イメージセンサ５と、レンズホルダ１１に支持された各部とをシールドする。
【００１７】
液晶素子２を透過した被写体からの光は、撮像レンズ３によってイメージセンサ５で結像される。イメージセンサ５での結像の際に光学経路に歪みがある場合、結像特性の悪化により、撮影される画像の画質は劣化することとなる。結像特性は、カメラモジュール１の個体差によって変化する。液晶素子２は、光学経路の歪みを補正するように駆動電圧が加えられることにより、光学波面の位相を補正する。液晶素子２は、カメラモジュール１の製造工程において予め設定された位相調整信号によって駆動が制御される。
【００１８】
図３は、カメラモジュール１の検査装置２０の概略構成を示すブロック図である。検査装置２０は、カメラモジュール１の製造工程のうち、カメラモジュール１の組み立て後、或いは検査工程における特性確認の際に使用される。検査装置２０は、載置部２２、調整用制御部２３及び演算部２４を備える。
【００１９】
カメラモジュール１は、載置部２２に載置されることで、検査装置２０での位置決めがなされる。載置部２２には、図１及び図２を参照して説明した各部が組み立てられた状態のカメラモジュール１が載置される。調整用制御部２３は、載置部２２に載置されたカメラモジュール１に接続される。調整用制御部２３は、検査装置２０によるカメラモジュール１の特性確認及び調整のために、載置部２２に載置されたカメラモジュール１を制御する。演算部２４は、調整用制御部２３によるカメラモジュール１の制御によって得られたデータを演算する。特に、演算部２４は、調整用制御部２３で取得された撮影データを利用して、液晶素子２（図１参照）を駆動するための位相調整信号を生成する。
【００２０】
検査用チャート２５は、カメラモジュール１の光学系に備わる光学特性を検査するためにカメラモジュール１に撮影させるチャートである。検査用チャート２５は、カメラモジュール１による撮影により、イメージセンサ５の結像面を３行３列の９領域に仮想的に分割するものであって、ＰＳＦデータが得られるような複数の点像からなる点像チャートとする。検査用チャート２５は、載置部２２に載置されたカメラモジュール１が検査用チャート２５を撮影するのに適する位置に設置される。なお、検査用チャート２５は、本実施の形態に係る検査装置２０専用のものとしても良く、光学特性の検査に使用される従来のチャートであっても良い。
【００２１】
図４は、検査装置２０により位相調整信号を設定する手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１において、調整用制御部２３は、カメラモジュール１に検査用チャート２５を撮影させ、撮影データを取得する。調整用制御部２３は、撮影データ取得手段として機能する。ステップＳ２において、演算部２４は、調整用制御部２３で取得された撮影データを演算することにより、ＰＳＦデータを取得する。ステップＳ３において、演算部２４は、取得されたＰＳＦデータに基づいて、光学系を伝搬する光学波面の歪みを解析する。
【００２２】
ステップＳ４において、演算部２４は、光学波面の歪みの解析結果に基づいて、液晶素子２を駆動させる位相調整信号を生成する。演算部２４は、光学波面の位相分布を調整するための位相調整信号を生成する位相調整信号生成手段として機能する。ここでは、ステップＳ３において解析された光学波面の歪みを相殺させるような位相分布を求める。演算部２４は、光学波面の歪みを相殺させる位相を液晶素子２の駆動電圧に置き換えることにより、位相調整信号を生成する。演算部２４による駆動電圧の算出には、例えば逆フーリエ変換を用いる。撮影データからの駆動電圧の算出には、この他いずれの手法を用いることとしても良い。調整用制御部２３は、演算部２４によって生成された位相調整信号を液晶駆動部９（図１参照）へ送出し、液晶素子２を駆動させる（ステップＳ５）。
【００２３】
次に、演算部２４は、ステップＳ４で生成された位相調整信号によって液晶素子２を駆動させた場合における光学波面の歪みを検証する。光学波面の歪みは、ステップＳ６における、閾値との比較によって検証される。閾値は、任意に設定可能であって、例えば、予め演算部２４のレジストやＲＡＭに書き込まれる。光学波面の歪みは、ステップＳ１からステップＳ３までの手順と同様に、調整用制御部２３により取得された撮影データからＰＳＦデータを算出し、ＰＳＦデータに基づいて検証される。
【００２４】
光学波面の歪みが閾値より大きい場合（ステップＳ６、Ｎｏ）、演算部２４は、ステップＳ７において位相調整信号を補正する。位相調整信号は、光学波面の歪みが小さくなるように補正される。ステップＳ７における位相調整信号の補正後、ステップＳ５に戻り、調整用制御部２３は、演算部２４で補正された位相調整信号を液晶駆動部９へ送出する。
【００２５】
光学波面の歪みが閾値以下である場合（ステップＳ６、Ｙｅｓ）、調整用制御部２３は、演算部２４で生成或いは補正された位相調整信号をカメラモジュール１の保持部１０に記録させる（ステップＳ８）。以上により、位相調整信号の設定を終了する。閾値との比較による検証を加え、比較結果に応じて位相調整信号を補正することで、良好な結像特性が得られるような位相調整信号を得ることが可能となる。
【００２６】
検査装置２０は、最適な結像特性が得られるように位相調整信号を設定することで、高品質な画像の記録を可能とするカメラモジュール１を得ることができる。演算部２４で生成された位相調整信号は、保持部１０に記録する他、カメラモジュール１外の外部メモリ等に保存することとしても良い。なお、レンズモジュール１の光学系に備わる光学特性の検査は、ＰＳＦデータの取得による場合に限られず、光学特性の評価に従来適用されるいずれの手法としても良い。検査用チャート２５としては、適用される手法に応じたものを適宜使用するものとする。
【００２７】
図５は、カメラモジュール１により画像を記録する手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１１において、液晶駆動部９は、保持部１０に保持された位相調整信号を読み出し、読み出された位相調整信号に応じて液晶素子２を駆動させる。液晶素子２は、検査装置２０により予め設定された位相調整信号に応じて駆動が制御されることで、光学系を伝搬する位相分布を調整する。ステップＳ１２では、液晶素子２を駆動させた状態で被写体を撮影する。ステップＳ１３において、画像処理部６（図１参照）は、撮影により得られた画像データに対して画像処理を施す。ステップＳ１４において、記録部７（図１参照）は、画像処理部６で画像処理が施された画像データを記録する。以上により、カメラモジュール１は、画像を記録する。
【００２８】
検査装置２０により設定された位相調整信号に応じて液晶素子２を駆動させることで、被写体からの光の光学波面における位相分布は、常に最適な結像特性が得られるように調整される。これにより、カメラモジュールの個体差による画質の劣化や、被写体距離を大きく変化させることに起因する画質の劣化を低減可能とし、高品質な画像を得ることができるという効果を奏する。液晶素子２による位相分布の調整により、レンズの製造やカメラモジュールの組み立てに要求される精度の緩和が可能となる。これにより、部品の製造及び組み立てのコストを軽減させるとともに、歩留まりの向上が可能となる。
【００２９】
液晶素子２に形成される導電パターンは、レンズ全般に生じ得る基本的な収差を補正させるように汎用性を持たせたものとしても良いが、これに限られない。導電パターンは、レンズ設計のトレランス解析から得られる光学歪みを補正するように形成されたものとしても良い。液晶素子２は、汎用性を持たせた導電パターンが形成される場合、複数の機種の画像記録装置へ広く適用させることが可能となる。また、液晶素子２は、レンズ設計に合わせて導電パターンが形成される場合、特定の機種の画像記録装置に対して高精度な位相分布の調整が可能となる。
【００３０】
レンズモジュール１の光学系は、液晶素子２の駆動による位相分布の調整がなされることを前提として構成されることとしても良い。これにより、レンズの製造精度、カメラモジュールの組み立て精度をさらに緩和させ、コストの軽減、歩留まりの向上を図れる。位相調整信号は、画像処理部６による画像処理を含めて最適な結像特性を得られるように適宜調整することとしても良い。これにより、さらに高品質な画像を得ることが可能となる。
【００３１】
液晶素子２は、光学波面の位相分布の調整にのみ使用される場合に限られない。例えば、液晶素子２は、被写体からの光の透過を制御するシャッターの機能を付加されたものであっても良い。カメラモジュール１は、シャッターの機能が付加された液晶素子２を用いて、レンズのＦ値を電気的に変化させることが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１  カメラモジュール、２  液晶素子、３  撮像レンズ、５  イメージセンサ、２０  検査装置、２３  調整用制御部、２４  演算部、２５  検査用チャート。
【図１】
2011043562.tif 000003
【図２】
2011043562.tif 000004
【図３】
2011043562.tif 000005
【図４】
2011043562.tif 000006
【図５】
2011043562.tif 000007