(57)【要約】【課題】レンズユニットのチルト方向およびチルト量を正確に検出すること。【解決手段】チルト検出装置は、リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部（＃６）と、上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部（＃８）と、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部（＃９）と、上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線に基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、小リングの内側輪郭線に基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部（＃１１，＃２２）とを備える。【選択図】図７
2015018324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光面が略リング状のリング光源からの照明光を光学ユニットのレンズユニットの複数のレンズ面に照射し、その複数のレンズ面からの反射光により生成される上記リング光源の少なくとも２つ以上のリング状の結像画像のそれぞれの中心位置の相対的なずれ量に基づいて、上記レンズユニットのチルト量とチルト方向を検出するレンズチルト検出装置であって、
上記リング状の結像画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される画像信号を処理する画像処理装置と
を備え、
上記画像処理装置は、
上記リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部と、
上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部と、
上記輪郭線と上記面積とに基づいて、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部と、
上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線と、その外側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、上記結像画像のうちの上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線と、その内側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部と
を備えることを特徴とするレンズチルト検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズチルト検出装置において、
上記リング検出部は、上記面積算出部で算出した面積と同等の面積を有するテンプレートリング画像と、上記輪郭線で囲まれた図形とのテンプレートマッチングをおこなって、閾値以上の相似度を有するときに、上記輪郭線がリングの輪郭であるとして採用することを特徴とするレンズチルト検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレンズチルト検出装置において、
上記リング検出補正部は、上記輪郭線のハフ変換によって、上記リング状の結像画像の中心を推定するリング推定部を含むことを特徴とするレンズチルト検出装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つに記載のレンズチルト検出装置において、
上記リング検出補正部は、上記結像画像の真円度を算出する真円度算出手段を含み、上記真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作をするレンズチルト検出装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つに記載のレンズチルト検出装置において、
上記リング光源は、発光面が略円あるいは略矩形のリング状であることを特徴とするレンズチルト検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、携帯電話用のカメラモジュールのレンズユニットのチルト方向およびチルト量を検出するためのレンズチルト検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話用のカメラモジュールでは撮像素子のコンパクト化および非球面レンズの多様化により、レンズ群を光学ユニットに組込む際に、厳密な位置決め調整精度が要求されている。レンズ群はレンズユニットに組み込まれた後、レンズ駆動用のアクチュエータが搭載された光学ユニットとなる。このとき、光学ユニットの基準面に対してレンズユニットがチルトして組付調整される場合も多く、光学ユニットの光軸に対してレンズ群がチルトしており、これに撮像センサ調整なしで装着しても所望の性能を有するカメラモジュールを得ることができない。そのため、光学ユニットの状態でレンズ群のチルトを測定し、発生しているチルトを調整することが必要となる。
【０００３】
上記レンズチルト量の測定方法として、リング光源からリング照明を光学ユニットのレンズユニットに照射することで、そのレンズユニットの第１レンズの上面側で反射した光はレンズユニット奥に虚像を結像し、第１レンズの下面側で反射した光はレンズユニット手前に結像する。このため、リング照明の中心とレンズユニット中心を結ぶ光軸上に配置されたカメラでレンズユニットを観察すると、２つの大きさの異なるリング照明像が同心円上に確認できる。このとき第１レンズが傾斜すると、２つのリング照明像はレンズチルト方向にずれる。撮像センサ面に垂直でその中心を通る中心軸上にレンズユニット、リング照明、撮像カメラを配置し、この撮像カメラでレンズユニット上面を撮像して、上側リング像と下側リング像を検出する。レンズがＸ軸方向にチルトしている場合、リング像が紙面上下方向にシフトし、レンズがＹ軸方向にチルトしている場合、リング像が紙面左右方向にシフトする。２つのリング像の各像の重心が中心軸からシフトしている方向、量からレンズチルトを検出し、このチルト量を用いて調整する方法がある。
【０００４】
このとき、上記２つのリング像を検出して、重心位置を推定する画像処理技術において、リングの濃淡情報からエッジを検出して、円を検出する方法、予め用意してある所望の基準パターン画像を用いて、パターンマッチングによって円を検出する方法などが考えられる。
【０００５】
特許文献１では、画像中の中心位置を算出し、外形のエッジ情報を検出することで所望の形状を高精度に検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１００２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
円のエッジを検出する場合、レンズや照明へのゴミの付着等のノイズやエッジの先鋭度によって、円の検出精度に大きな影響を与え、エッジの先鋭度が不十分な場合には、円の充分な検出精度を得ることが困難であり、また本件のように検査対象として２つのリング状の結像画像があり、２つのリング状の結像画像が重なるような場合には、精度よく円を検出することが困難である。
【０００８】
また、パターンマッチングを用いる方法でも、２つのリング状の結像画像の状態が不定であり、リング状の結像画像が重なるような場合には、高精度な位置の検出は困難である。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、２つのリング状の結像画像が重なる場合でも、光学ユニットに対してレンズのチルト方向およびチルト量を正確に検出できるレンズチルト検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明のレンズチルト検出装置は、
発光面が略リング状のリング光源からの照明光を光学ユニットのレンズユニットの複数のレンズ面に照射し、その複数のレンズ面からの反射光により生成される上記リング光源の少なくとも２つ以上のリング状の結像画像のそれぞれの中心位置の相対的なずれ量に基づいて、上記レンズユニットのチルト量とチルト方向を検出するレンズチルト検出装置であって、
上記リング状の結像画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される画像信号を処理する画像処理装置と
を備え、
上記画像処理装置は、
上記リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部と、
上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部と、
上記輪郭線と上記面積とに基づいて、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部と、
上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線と、その外側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、上記結像画像のうちの上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線と、その内側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部と
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、大リングの外側輪郭線の中心と、上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線の中心とを検出するので、２つのリング状の結像画像の輪郭線の一部が重なっている場合でも、正確に、２つのリング状の輪郭線の中心（円または矩形等の中心）を求めて、チルト方向およびチルト量を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施形態１のレンズチルト検出装置の概略構成図である。
【図２】図２の（Ａ），（Ｂ）は、実施形態１におけるリング状光源とレンズ構造の概略図である。
【図３−１】図３−１の（Ａ），（Ｂ）は、この発明の原理説明のための概念図および観測画像である。
【図３−２】図３−２の（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は、この発明の原理説明のための概念図である。
【図４】図４の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施形態１におけるレンズチルト傾斜とリング像のずれを表す概念図である。
【図５】図５の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施形態１におけるホルダずれ時のレンズチルト傾斜とリング像のずれを表す概念図である。
【図６】図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、実施形態１におけるレンズ傾き調整方法を使ったカメラモジュール組み立ての概念図である。
【図７】実施形態１における画像処理フロー図である。
【図８−１】図８−１の（Ａ），（Ｂ）は、この発明の実施形態１における処理画像図である。
【図８−２】図８−２の（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は、この発明の実施形態１における処理画像図である。
【図９】この発明の実施形態１におけるリング状の結像画像の重なり状態を示す図である。
【図１０】実施形態２における画像処理フロー図である。
【図１１】テンプレートを用いる円検出部の動作を説明する図である。
【図１２】図１２の（Ａ），（Ｂ）は、実施形態３のレンズチルト検出装置の概略構成およびリング状光源を示す図である。
【図１３】実施形態３における帯状の結像画像の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、この発明の実施形態１のレンズチルト検出装置１の概略構成を示している。
【００１５】
このレンズチルト検出装置１は、リング光源２、撮像手段の一例としての撮像カメラ３、信号処理部８、画像処理部５、演算処理部６および表示部７などからなる。
【００１６】
上記リング光源２は、発光面が略円形のリング状の光源である。図２（Ａ）はリング光源２の光の照射面２１側から見た模式図である。上記照射面２１は円形のリング状の蛍光管である。この他に、リング光源として、点光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）を円周上に同一間隔で設けたタイプ、あるいはそれに円形のリング状の面光源になる拡散板を貼り付けたもの、あるいは電球を用いてもよい。また、ＥＬ（Electro Luminescence）発光体を円周状に連続に形成したタイプでもよい。
【００１７】
上記リング光源２からの光は、図１に示すように、光学ユニット４を照射する。この光学ユニット４は、図２の（Ｂ）に示すように、レンズ群４１（図２（Ｂ）では３枚レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３からなる。）と、このレンズ群４１が装着されたレンズホルダ４２と、このレンズホルダ４２を上下に駆動するためのアクチュエータ４３とから構成されている。上記レンズ群４１とレンズホルダ４２とで、レンズユニット４５を構成する。
【００１８】
上記リング光源２からの光は、図１、図２の（Ｂ），図３−１の（Ａ）に示すように、レンズ群４１の第１レンズＬ１のレンズ面である上面Ｓ１で反射した像と、レンズ面である下面Ｓ２で反射した像とを形成する。上記撮像カメラ３は、この像をレンズユニット３１で受光素子３２に入射させる。上記受光素子３２はＣＣＤ（Charge Coupled Devise）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの一般的に撮像カメラに用いられる受光素子である。
【００１９】
上記受光素子３２の撮像面上では、第１レンズＬ１の上面Ｓ１、下面Ｓ２で反射したリング光源２の像が結像される。上記リング光源２の像の形状は、受光素子３２、レンズユニット３１、リング光源２、第１レンズＬ１の位置関係、および撮像カメラ３の諸元設定に基づいて決定される。
【００２０】
上記受光素子３２からの出力信号は、信号処理部８へ送られ、この信号処理部８は受光した像の光強度に相当するビデオ信号を発生させて、画像処理部５に送信する。この画像処理部５においては、受信したビデオ信号を画像信号に変換する。なお、上記信号処理部８は、受光素子３２内に設けても良いし、演算処理部６内に設けてもよい。上記画像信号はマイクロコンピューターから構成される演算処理部６に送信され、演算により、リング画像の光強度の重心を求める。
【００２１】
上記演算処理部６は、得られた受光素子３２の出力信号に基づいて、結像画像の中心のずれ量に対して演算処理を施して、第１レンズＬ１のチルト角を算出する。
【００２２】
上記画像処理部５および演算処理部６は、画像処理装置を構成する。この画像処理装置は、上記信号処理部８を含んでいてもよい。
【００２３】
上記画像処理装置によって、得られた画像や演算結果は表示部７に表示する。なお、表示部７には液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイを採用する。
【００２４】
また、通常、複数の第１〜第３レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３からなるレンズ群４１は、高精度でチルト調整が行われて組み立てられている。その中でも、特に第１レンズＬ１は、光学性能に大きく影響するレンズであることが多いため、第１レンズＬ１のチルトがレンズ群４１の光学性能を大きく左右する。
【００２５】
そのため、上記レンズ群４１のチルト調整する指標とするための第１レンズＬ１のチルト角を検出する検出方法について、以下に詳細に説明する。この検出方法は、第１レンズＬ１がチルトした際に生じる偏心の状態を求め、第１レンズＬ１のチルト角を検出するものである。
【００２６】
偏心と像の関係について図３−１の（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００２７】
まず、第１レンズＬ１が両凸レンズである場合、リング光源２から発した光は、第１レンズＬ１の上面Ｓ１で発散反射し、点Ｐ１に虚像ができる。次に、第１レンズＬ１の上面を透過し下面で収束反射した光は、点Ｐ２に実像を結像する。これらの点Ｐ１，Ｐ２にできる像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ１の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１の虚像は奥に、点Ｐ２の実像は手前にできる。
【００２８】
このとき、撮像カメラ３の被写界深度は、点Ｐ１からＰ２が同時に観測されるだけあることが望ましい。ただし、被写界深度が点Ｐ１からＰ２まで十分なくても、リング像の中心が測定できるだけの画像が得られれば問題ない。
【００２９】
また、図３−２の（Ｂ）のように、第１レンズＬ１が照明側からみて凸メニスカスレンズである場合、リング光源２から発した光は、まず、第１レンズＬ１の上面Ｓ１で発散反射して、点Ｐ１に虚像ができる。次に、第１レンズＬ１の上面を透過して下面で発散反射した光は、点Ｐ２に虚像を結像する。これらの点Ｐ１，Ｐ２にできる像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ１の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１，Ｐ２の虚像は奥にできる。
【００３０】
なお、点Ｐ１とＰ１の光軸ｍ方向の位置関係は、レンズ面の曲率によって決まるが、この発明では後述するように重要ではない。
【００３１】
また、図３−２の（Ｃ）のように、第１レンズＬ１が照明側からみて凹メニスカスレンズである場合、リング光源２から発した光は、まず、第１レンズＬ１の上面Ｓ１で収束反射して、点Ｐ１に実像ができる。次に、第１レンズＬ１の上面を透過して下面で収束反射した光は、点Ｐ２に実像を結像する。これらの点Ｐ１，Ｐ２にできる像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ１の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１，Ｐ２の像は上にできる。
【００３２】
また、図３−２の（Ｄ）のように、第１レンズＬ１が両凹レンズである場合、リング光源２から発した光は、まず、第１レンズＬ１の上面Ｓ１で収束反射して、点Ｐ１に実像ができる。次に、第１レンズＬ１の上面Ｓ１を透過して下面Ｓ２で発散反射した光は、点Ｐ２に虚像を結像する。これらの点Ｐ１，Ｐ２にできる像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ１の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１の像は上に、点Ｐ２の像は奥にできる。このように、レンズの形状に関係なく１枚のレンズの表面、裏面からの反射象が光軸ｍ上に形成される。
【００３３】
また、第１レンズＬ１以外の複数のレンズがある場合も、それぞれの面からの反射光による像が生成されることになり、撮像カメラ３の被写界深度内の像が観測できる。
【００３４】
例えば、図３−２の（Ｅ）のように、第１レンズＬ１が両凸レンズ、第２レンズＬ２が凹メニスカスレンズである場合、リング光源２の像は点Ｐ１〜Ｐ４に生成される。このとき、撮像カメラ３の被写界深度Ｗは点Ｐ１〜Ｐ４のすべての像を一度に観測できる設計であれば良いが、少なくとも２つ以上の像が観測できる設計が望ましい。（図３―２の（Ｅ）では被写界深度Ｗは点Ｐ１，Ｐ２の２点が一度に観測できる設計例。）
【００３５】
次に、これらのリング照明の像がレンズチルトした場合の様子を図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各々において、図中上部に受光素子３２で得られた画像、図中下部にレンズホルダ４２と第１レンズＬ１の傾斜状況を示す。
【００３６】
図４の（Ａ）は第１レンズＬ１が傾斜していない場合を示す。このときに、受光素子３２で得られる画像には、レンズホルダ４２に対してのリング状光源２のリング像Ｒ１，Ｒ２（中心Ｐ１，Ｐ２）が現れる。この状態から図４の（Ｂ）に示すように、矢印Ｗ１の方向にレンズホルダ４２を回転させると、リング光源２の像の中心位置Ｐ１，Ｐ２は、図中左右にずれて観測される。次に、図４のＣに示すように、矢印Ｗ２の方向にレンズホルダ４２を回転させると、リング光源２の像の中心位置Ｐ１，Ｐ２は、図中左右逆方向にずれて観測される。
【００３７】
このように、第１レンズＬ１が傾くと、レンズ面Ｓ１，Ｓ２は偏心することとなり、その偏心の状態は、得られた画像の相対位置関係から検出することができるので、検出した偏心の状態から、逆算して第１レンズＬ１のチルト角等を求めることができる。
【００３８】
すなわち、受光素子３２の画像から、リング光源２の像Ｒ１，Ｒ２の中心位置Ｐ１，Ｐ２のずれ方向を検出することで、第１レンズＬ１のチルト方向を検出でき、リング状光源２の像の中心位置Ｐ１，Ｐ２の距離を検出することで、第１レンズＬ１のチルト角を検出することができる。つまり、第１レンズＬ１のチルトを補正するには、リング光源２の像Ｒ１，Ｒ２が同心円になり、かつ、中心位置Ｐ１，Ｐ２が重なるように調整することで行うことができる。これは、レンズの２つ以上の像の相対位置関係を検出することによりチルト量を検出しているため、レンズ外形が見えないレンズユニット４５に搭載されたレンズに対して有効である。
【００３９】
また、図５の（Ａ）に示すように、レンズホルダのアパーチャーＡＰがレンズ中心に対してずれて形成されている場合に対しても、その影響を受けることなくリング像Ｒ１，Ｒ２が同心円上になって、中心Ｐ１，Ｐ２が重なっている場合、チルトがない状態と判断できる。
【００４０】
次に、図５の（Ｂ）に示すように、矢印Ｗ１の方向にレンズホルダ４２を回転させると、アパーチャーＡＰの位置に関係なくリング光源２の像の中心位置Ｐ１，Ｐ２は、図中左右にずれて観測される。
【００４１】
次に、図５の（Ｃ）に示すように、矢印Ｗ２の方向にレンズホルダ４２を回転させると、リング光源２の像の中心位置Ｐ１，Ｐ２は、図中左右逆方向にずれて観測される。このように、第１レンズＬ１が傾くと、レンズ面Ｓ１，Ｓ２は偏心することとなり、その偏心の状態は、得られた画像の相対位置関係から検出することができるので、検出した偏心の状態から、逆算して第１レンズＬ１のチルト角等を求めることができる。
【００４２】
すなわち、受光素子３２の結像画像から、リング光源２の像Ｒ１，Ｒ２の中心位置Ｐ１，Ｐ２のずれ方向を検出することで、第１レンズＬ１のチルト方向を検出でき、リング光源２の像の中心位置Ｐ１，Ｐ２の距離を検出することで、第１レンズＬ１のチルト角を検出することができる。
【００４３】
なお、上記では第１レンズＬ１のみのリング状の結像画像での説明を行ったが、レンズが２枚以上で構成されたレンズユニットの場合で、２個以上のリング状の結像画像が得られる場合でも、同様にリング状の結像画像が同心円上になる状態がレンズチルトがない状態であり、それぞれのリング状の結像画像の中心位置の差分和によりチルト角が検出され、チルト発生によりそれぞれのリング状の結像画像が偏芯する方向を検出することでチルト方向が認識できる。
【００４４】
次に、このレンズチルト検出装置１を用いて、この実施形態１のレンズチルト調整方法を、撮像カメラモジュールの組立て装置に実施するフローについて説明する。このフローは演算処理部６におけるプログラムからの指示で実行される。このプログラムは演算処理部６における図示しないＲＯＭやＲＡＭに記憶されている。
【００４５】
図６の（Ａ）に示すように、まずカメラモジュール用の撮像センサ９を図示しない組立て装置にセットし、組み立て装置の組み立て基準軸ｍ上に配置したチルトセンサ１０にて基準軸ｍに対する撮像センサ９の受光面のチルト量α１を測定する。ｋは、上記受光面の法線である。
【００４６】
次に、図６の（Ｂ）に示すように、カメラモジュール用の光学ユニット４を組立て装置にセットし、組み立て装置の組み立て基準軸ｍ上に配置したレンズチルト検出装置１にて基準軸ｍに対するレンズ群４１のチルト量α２を測定する。
【００４７】
上記の測定結果に従い、
（i）カメラモジュールとしては撮像センサ９をチルトα１からレンズチルトα２に修正して、光学ユニット４に相対的な位置調整をした後、組み付けてカメラモジュールを組み立てる、あるいは
（ii）光学ユニット４をチルトα２から撮像センサ９のチルトα１に修正して撮像センサ９に相対的な位置調整をした後、組み付けてカメラモジュールを組み立てる、あるいは
（iii）基準軸ｍに対して撮像センサ９のチルト量α１が０になるように修正し、レンズユニット４１のチルト量α１が０になるように光学ユニット４の姿勢を修正し、修正された撮像センサ９と光学ユニット４との相対的な位置調整をした後、組み付けてカメラモジュールを組み立てる。
【００４８】
以上な方法のいずれかにより組み立てられたカメラモジュールに対して、図６の（Ｃ）（図は上記（i）の方法で組み立てられた場合）のように基準軸ｍに対して垂直に配置された撮像チャートＣを撮像センサ９で撮像して撮像特性を確認して製品検査を行う。
【００４９】
上記レンズチルト検出装置１の画像処理装置（５，６）における基本処理のフローを、図７を参照しながら説明する。
【００５０】
まず、上記撮像手段としての撮像カメラ３から図８−１の（Ａ）のような２つのリング状の結像画像つまり撮像画像を取り込み（図７のステップ＃１）、その撮像画像に対して、マスク処理部でまず不要な背景情報をカットして除去する（ステップ＃２）。
【００５１】
次に、ノイズカット処理部で画像のノイズ情報をカットする（ステップ＃３）。このノイズカット処理では、ガウシアン、ブラ―、メディアン等のフィルタ処理やオープニング、クロージング処理等の一般的なノイズカット処理を施し、円検出に適した所望の画像を生成する。
【００５２】
次に、図８−１の（Ｂ）に示すように、二値化処理部で画像を所定の輝度値を閾値として、検出候補を画素が白画像となる二値化処理を行った後（ステップ＃４）、マスク処理部でマスク処理を行い（ステップ＃５）、二値化画像の輪郭を抽出する輪郭抽出部にて、二値化画像中の輪郭を抽出する（ステップ＃６）。
【００５３】
次に、全輪郭画像の検査が完了したか否かを判断し（ステップ＃７）、否ならば、ステップ＃８に進み、是ならば、ステップ＃９に進む。
【００５４】
ステップ＃８では、輪郭画像の検査が完了していない輪郭について、輪郭抽出部で抽出した輪郭内を白画像となるように塗りつぶし、面積を算出して、ステップ＃７に戻る。
【００５５】
ステップ＃９では、図８−２の（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）に示すように、個別に抽出した全ての輪郭画像に対してリング検出の一例としての円検出を行う。ここで所望の面積範囲内にある輪郭のみを抽出し、リング検出部の一例としての円検出部において、塗りつぶした輪郭画像から重心座標を算出する（ステップ＃９）。この輪郭画像の重心（ｘ、ｙ）は、画像処理において一般的な画像中の１次モーメントを、算出した輪郭面積で割ることで算出している。
【００５６】
次に、リング検出補正部の一例としての円検出補正部において、大リングの外側輪郭線と、その大リングよりも小径な小リングの内側輪郭線とから、夫々の円を推定して、夫々の中心座標を推定して、夫々の円検出の補正を行う（ステップ＃１０）。より詳しくは、二値化処理部での二値化画像において、大リングの外側輪郭と、その大リングよりも小径の小リングの内側輪郭の重心位置情報を用い、リング推定部の一例としての円推定部で例えばハフ変換を用いた形状検出によって円を推定して、中心座標を推定して、円検出の補正を行う。円の推定は上述の方法の他に、テンプレート画像を作成し、相似度を算出することによる円検出でもよい。
【００５７】
これらの方法を用いて、円検出の補正を行って、大円、小円それぞれの内外の輪郭線を抽出して、大リングの中心つまり重心（ｘ１，ｙ１）および小リングの中心つまり重心（ｘ０，ｙ０）を算出する（ステップ＃１１）。さらに、大リングおよび小リングの夫々の重心位置の平均値を求めることで、高精度に大および小リングの重心を算出することが可能になる。
【００５８】
上述のように、リング検出補正部の一例としての円検出補正部を使用する理由として、レンズチルト量が大きくなると、図９に示すように、大円の内側輪郭と小円の外側輪郭が重なる場合があることが挙げられる。この場合、輪郭抽出、面積算出による円検出のみの場合、大円の内側と小円の外側の輪郭が一体化してしまい、円の検出および重心の算出が不可能になる。また、検出する円の径のみをパラメータとした、ハフ変換やパターンマッチングによる円推定のみでは誤差が非常に大きくなる。そこで大リングの外側輪郭線と小リングの内側輪郭線の重心情報を用いて、円検出補正部で円推定を行なうと、大リングの外側輪郭線、小リングの内側輪郭線の重心位置を高精度に算出することが可能になる。
【００５９】
上記のように、画像処理装置（５，６）で画像中の２つのリング状の結像画像、つまり、リング画像の重心位置を高精度に算出することで、演算処理装置（５，６）でのリングのずれ量算出を高精度に行うことが可能になり、より高精度なレンズチルト調整が可能になる。
【００６０】
（実施形態２）
図１０は、この実施形態２のレンズチルト検出装置の画像処理部のフローチャートである。
【００６１】
この実施形態２のレンズチルト検出装置は、図１０に示す画像処理装置の構成のみが、実施形態１と異なるので、それ以外の要素については、実施形態１の図および説明を援用して、詳しい説明は省略する。
【００６２】
また、この実施形態２の画像処理装置の処理を示す図１０のフローチャートにおけるステップ＃１〜＃８は、実施形態１の画像処理装置（５，６）の処理を示す図７のフローチャートにおけるステップ＃１〜＃８と全く同じであるので、同じ参照番号を付して、説明を省略し、異なるステップ＃１９〜＃２２のみを以下に説明する。
【００６３】
図１０のステップ＃１９において、抽出された輪郭画像の円候補から、円を検出する。具体的には、図１２に示すように、リング検出部の一例としての円検出部において、
（i）円候補７１の重心位置ｇ（ｘ、ｙ）の算出し、
（ii）円候補７１の面積Ａを算出し、
（iii）円候補７１を真円と仮定し、面積Ａから半径ｒ＝ｓｑｒｔ（Ａ／ＰＩ）の算出し、
（iv）重心位置ｇ（ｘ、ｙ）を重心としたテンプレート円画像７２を作成し、
（v）上記作成したテンプレート円画像７２と上記抽出した円候補７１とのテンプレートマッチングを行って、画像の相似度を算出する。閾値以上の場合のみ、検出円輪郭として採用する。テンプレートマッチングでは、画像中のモーメント情報からなる特徴量を算出して、一致度を求めている。
【００６４】
ステップ＃２０で、円検出時に大リングの内側輪郭線と、小リングの外側輪郭線とが検出できていないかが判断されて、否のときは、ステップ＃２１に進んで、大リングの重心（ｘ１，ｙ１）および小リングの重心（ｘ０，ｙ０）を算出し、是のときは、ステップ＃２２に進む。
【００６５】
ステップ＃２２では、リング検出補正部の一例としての円検出補正部によって、実施形態１の図７のステップ＃１０と全く同様に、各輪郭の円推定を行って、円検出の補正を行う。この円検出の補正は、大リングの内側輪郭と小リングの外側輪郭が上述の検出から漏れた場合のみ、行われる。こうすることによって、画像処理の効率化が可能であり、高精度で高速なレンズチルトの方向および量の検出が可能になる。
【００６６】
（実施形態３）
図１２の（Ａ），（Ｂ）は、この実施形態３のレンズチルト検出装置の概略構成およびリング光源２２を示す図である。
【００６７】
この実施形態３のレンズチルト検出装置１１は、図１２に示すリング光源２２の構成のみが、図１に示す実施形態１の構成と異なるので、それ以外の構成要素については、実施形態１の構成要素と同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。
【００６８】
このリング光源２２は、図１２の（Ｂ）に示すように、円形のリング状ではなくて、中心に空間がある矩形のリング状である。
【００６９】
この矩形のリング光源２２からの照射光を、光学ユニット４に照射することで、図１３に示すように、大きさの異なる略矩形の帯状の結像画像６１，６２が生成される。実施形態１，２と同様の画像処理のフローで、２つの帯状の結像画像の中心位置６３，６４のずれを算出することで、レンズチルト量の算出が可能である。
【００７０】
このように、リング状光源は必ずしも円形状である必要がなく、結像画像が帯状の像になる場合であればどのような光源でも、レンズチルト量の検出が可能である。
【００７１】
（実施形態４）
この実施形態４のレンズチルト検出装置は、実施形態１の構成とは、リング検出補正部の一例としての円検出補正部（実施形態１では、図７の＃１０）の構成のみが異なり、それ以外の構成は実施形態１の構成と同じなので、実施形態１の図７および説明を援用する。
【００７２】
上記円検出補正部＃１０は、輪郭抽出部＃６（図７を参照）で抽出した輪郭線の真円度を算出する真円度算出手段を含み、上記真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作を行う。
【００７３】
この実施形態４によれば、上記輪郭線の真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作を行うから、無駄な補正を行うことが無くて、チルト方向およびチルト量の検出速度を向上できる。
【００７４】
上記実施形態１〜４のリング光源２，２２は、発光面が連続した略円形のリング、または、連続した略矩形のリングであったが、発光面は、一部が切断された実質的に円形、または、一部が切断された実質的に矩形であってもよい。
【００７５】
この発明および実施形態を纏めると、次のようになる。
【００７６】
この発明のチルト検出装置は、
発光面が略リング状のリング光源２，２２からの照明光を光学ユニット４のレンズユニット４５の複数のレンズ面Ｓ１，Ｓ２に照射し、その複数のレンズ面Ｓ１，Ｓ２からの反射光により生成される上記リング光源２，２２の少なくとも２つ以上のリング状の結像画像のそれぞれの中心位置の相対的なずれ量に基づいて、上記レンズユニット４５のチルト量とチルト方向を検出するレンズチルト検出装置であって、
上記リング状の結像画像を撮像する撮像手段３と、
上記撮像手段から出力される画像信号を処理する画像処理装置（５，６）と
を備え、
上記画像処理装置（５，６）は、
上記リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部（＃６）と、
上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部（＃８）と、
上記輪郭線と上記面積とに基づいて、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部（＃９，＃１９）と、
上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線と、その外側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、上記結像画像のうちの上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線と、その内側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部（＃１１，＃２２）と
を備えることを特徴としている。
【００７７】
上記構成のチルト検出装置によれば、大きさの異なる２つのリング状の結像画像のできる高さが異なり、撮像手段３の被写界深度が充分でなくて、結像画像の輪郭線が鮮明でない場合でも、上記輪郭抽出部（＃６）、面積算出部（＃８）およびリング検出部（＃９）によって、エッジ情報に影響を受けずに、簡易的に円や矩形等のリングの中心を検出することができる。
【００７８】
また、上記リング検出補正部（＃１１，＃２２）は、上記大リングの場合、その大リングの外側輪郭線の中心を検出し、一方、上記小リングの場合、その小リングの内側輪郭線の中心を検出するので、２つのリング状の輪郭線の一部が重なっている場合でも、正確に、２つのリング状の輪郭線の中心（円または矩形の中心）を求めて、チルト方向およびチルト量を正確に検出することができる。
【００７９】
また、この発明によれば、大きさの異なる２つのリング状の結像画像が重なっていない場合であれば、その結像画像の輪郭が鮮明でない場合でも、上記輪郭抽出部（＃６）およびリング検出部（＃９，＃１９）によって、エッジ情報に影響を受けずに、簡易的に、リング状の結像画像の中心を検出することができて、チルトの検出速度を向上することができる。
【００８０】
１実施形態では、
上記リング検出部（＃１９）は、上記面積算出部（＃８）で算出した面積と同等の面積を有するテンプレートリング画像と、上記輪郭線で囲まれた図形とのテンプレートマッチングをおこなって、閾値以上の相似度を有するときに、上記輪郭線がリングの輪郭であるとして採用する。
【００８１】
上記実施形態によれば、上記面積算出部（＃８）で算出した面積と同等の面積を有するテンプレートリング画像と、上記輪郭線で囲まれた図形とのテンプレートマッチングをおこなうので、面積情報のみのリングの検出の場合でも、チルト方向およびチルト量の検出精度を向上することができる。
【００８２】
１実施形態では、
上記リング検出補正部（＃１１，＃２２）は、上記輪郭線のハフ変換によって、上記リング状の結像画像の中心を推定するリング推定部を含む。
【００８３】
上記実施形態によれば、上記輪郭線のハフ変換によって、上記リング状の結像画像の中心を推定するので、より精度高く、チルト方向およびチルト量を検出することができる。
【００８４】
１実施形態では、
上記リング検出補正部は、上記結像画像の真円度を算出する真円度算出手段を含み、上記真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作をする。
【００８５】
上記実施形態によれば、上記リング検出補正部が、結像画像の真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作を行うから、無駄な補正を行うことが無くて、チルトの検出速度を向上できる。
【００８６】
１実施形態では、
上記リング光源２，２２は、発光面が略円あるいは略矩形のリング状である。
【００８７】
上記実施形態によれば、上記リング光源２，２２は、発光面が略円あるいは略矩形のリング状であるから、種々の構造に適合できる。
【００８８】
上記実施形態１〜４および変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。
【符号の説明】
【００８９】
１  レンズチルト検出装置
２，２２  リング光源
３  撮像カメラ
４  光学ユニット
５  矩形照明
１０  チルトセンサ
２１  照射面
３１，４５  レンズユニット
３２  受光素子
４１  レンズ群
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  レンズ
４２  レンズホルダ
４３  アクチュエータ
７１  円候補
７２  テンプレート円画像
【図１】
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【図２】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図３−１】
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【図８−１】
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【図９】
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