(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テストチャートが設けられたパネルと、前記パネルを移動させる駆動手段と、前記パネルのテストチャートを照明する照明手段とを有するレンズ装置を装着可能な撮像装置であって、
前記レンズ装置の撮像光学系からの入射光を光電変換処理する撮像手段と、
レンズ装置の装着を検知すると初期化指示を前記装着されたレンズ装置に送信することでワイド側へレンズを設定するとともに前記パネルのテストチャートを撮影光路内にセットさせて、前記照明手段により照明されたことを受信することで、前記撮像手段によって光電変換処理されたテストチャート像に基づいて当該撮像手段をＸ軸方向及びＹ軸方向に回転させることで、前記撮像手段と前記撮像光学系との相対的な位置調整をし、当該位置調整後に前記装着されたレンズ装置に初期化終了指示を送信することで前記装着されたレンズ装置のテストチャートを格納させて前記照明手段の照明を終了させる制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像動作に先立って、前記撮像手段の位置調整を行う調整手段を備え、
前記調整手段は、
水平方向及び垂直方向の各周波数成分を有するパターンを照射し、当該パターンを前記撮像光学系を介して前記撮像手段に結像させるパターン照射手段と、
前記撮像手段を水平方向及び垂直方向にそれぞれ位置調整駆動する駆動手段とを備え、
水平方向及び垂直方向の前記各周波数成分がそれぞれ最大となるように、水平及び垂直を各々回転軸とした前記撮像手段の位置調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像手段の前に、水平方向及び垂直方向について独立に光路長を調節する光学部材を備え、
前記光学部材の位置調整により撮像信号の高周波成分を最適化することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像光学系を備え、当該撮像光学系からの入射光を光電変換処理する撮像手段を有する撮像装置に装着可能なレンズ装置であって、
テストチャートが設けられたパネルと、
前記パネルを移動させる駆動手段と、
前記パネルのテストチャートを照明する照明手段と、
当該レンズ装置の装着を検知に基づいて前記撮像装置から送信されてくる初期化指示に基づいて、ワイド側へレンズを設定するとともに前記パネルのテストチャートを撮影光路内にセットし、前記照明手段により当該テストチャートが照明されたことを前記撮像装置に送信することで、前記撮像装置の撮像手段によって光電変換処理されたテストチャート像に基づいて当該撮像手段をＸ軸方向及びＹ軸方向に回転させて、前記撮像手段と前記撮像光学系との相対的な位置調整をし、当該位置調整後に前記撮像装置から送信されてくる初期化終了指示を受信することで前記テストチャートを格納して前記照明手段の照明を終了させる制御手段と
を有することを特徴とするレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像光学系及び光電変換素子等の撮像手段を備えた電子的な撮像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に従来の撮像システムの代表的な構成図を示し、これに基づいて概略の動作説明を行う。
この撮像システムにおいては、画角を調整する焦点距離調節光学系Ｌ１、このＬ１の動きに応じた補正光学系Ｌ２、手ブレ補正用のシフト光学系Ｌ３、入射光量の調節を行う絞り機構（Ｉｒｉｓ）、ピント調節を行うための焦点位置調節光学系Ｌ４を有する撮像光学系８により、被写体像が撮像素子１上に結像される。
この撮像素子１により被写体像が電気信号に光電変換され、ビデオカメラ信号処理手段３にてカラー映像信号に処理される。このカラー映像信号が出力されると共に、主に輝度情報が露出制御（ＡＥ）手段４と焦点調節（ＡＦ）手段２に供給され、各々の制御信号を生成する（特開平３−１５９３７７号公報参照）。
【０００３】
ＡＥ手段４は、撮像素子１の画面毎の蓄積時間（いわゆるシャッタースピード）と絞り機構を制御し、ＡＦ手段２は焦点位置調節光学系Ｌ４を制御する。
【０００４】
ブレ検出手段７は、加速度センサー等からなり、手ブレ状態の検出を行う。シフト光学系駆動手段（ＡＳ／ＩＳ）は、シフト光学系Ｌ３を駆動してブレを低減する。
【０００５】
画角調節（ズーム）手段５は、ユーザーの必要に応じて撮像画角調節用の操作指示信号が入力され、不図示のメモリより電子カムカーブを読み出し、光学系Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４を連動させながら制御を行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、近年では撮像システムの小型化の急速な進展に伴い、多機能・高性能な撮像システムが小型にて実現できる反面、撮像素子の取り付けに極めて高い精度が要求されるようになっている。
【０００７】
例えば、図８に示すように、部品の製造精度や製造工程での取り付け誤差等により撮像光学系８の光軸と撮像素子１との成す角度θが垂直から傾くことがある（水平方向にも同様の取り付け誤差が生じる。）。この場合、システム構成の小型化が進むほど、角度θを許容範囲内に納めることが難しくなり、現在要請される小型化に見合う高精度に角度調整を行うことが極めて困難となっている現況にある。
【０００８】
そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で撮像手段の撮像光学系との相対的位置を所定許容範囲内に容易且つ正確に自動調整することを可能とし、装置構成の更なる小型化に十分対応できる撮像システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、テストチャートが設けられたパネルと、前記パネルを移動させる駆動手段と、前記パネルのテストチャートを照明する照明手段とを有するレンズ装置を装着可能な撮像装置であって、前記レンズ装置の撮像光学系からの入射光を光電変換処理する撮像手段と、レンズ装置の装着を検知すると初期化指示を前記装着されたレンズ装置に送信することでワイド側へレンズを設定するとともに前記パネルのテストチャートを撮影光路内にセットさせて、前記照明手段により照明されたことを受信することで、前記撮像手段によって光電変換処理されたテストチャート像に基づいて当該撮像手段をＸ軸方向及びＹ軸方向に回転させることで、前記撮像手段と前記撮像光学系との相対的な位置調整をし、当該位置調整後に前記装着されたレンズ装置に初期化終了指示を送信することで前記装着されたレンズ装置のテストチャートを格納させて前記照明手段の照明を終了させる制御手段とを有する。
本発明の撮像装置の一態様では、撮像動作に先立って、前記撮像手段の位置調整を行う調整手段を備え、前記調整手段は、水平方向及び垂直方向の各周波数成分を有するパターンを照射し、当該パターンを前記撮像光学系を介して前記撮像手段に結像させるパターン照射手段と、前記撮像手段を水平方向及び垂直方向にそれぞれ位置調整駆動する駆動手段とを備え、水平方向及び垂直方向の前記各周波数成分がそれぞれ最大となるように、水平及び垂直を各々回転軸とした前記撮像手段の位置調整を行う。
本発明の撮像装置の一態様では、前記撮像手段の前に、水平方向及び垂直方向について独立に光路長を調節する光学部材を備え、前記光学部材の位置調整により撮像信号の高周波成分を最適化する。
本発明のレンズ装置は、撮像光学系を備え、当該撮像光学系からの入射光を光電変換処理する撮像手段を有する撮像装置に装着可能なレンズ装置であって、テストチャートが設けられたパネルと、前記パネルを移動させる駆動手段と、前記パネルのテストチャートを照明する照明手段と、当該レンズ装置の装着を検知に基づいて前記撮像装置から送信されてくる初期化指示に基づいて、ワイド側へレンズを設定するとともに前記パネルのテストチャートを撮影光路内にセットし、前記照明手段により当該テストチャートが照明されたことを前記撮像装置に送信することで、前記撮像装置の撮像手段によって光電変換処理されたテストチャート像に基づいて当該撮像手段をＸ軸方向及びＹ軸方向に回転させて、前記撮像手段と前記撮像光学系との相対的な位置調整をし、当該位置調整後に前記撮像装置から送信されてくる初期化終了指示を受信することで前記テストチャートを格納して前記照明手段の照明を終了させる制御手段とを有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の撮像システムの全体構成を示す概略図である。
この撮像システムにおいて、１はＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子からなる撮像素子、８は画角を調整する焦点距離調節光学系Ｌ１、このＬ１の動きに応じた補正光学系Ｌ２、手ブレ補正用のシフト光学系Ｌ３、入射光量の調節を行う絞り機構（Ｉｒｉｓ）、ピント調節を行うための焦点位置調節光学系Ｌ４を有する撮像光学系である。
【００１９】
更に、２は焦点位置調節光学系Ｌ４を制御する焦点調節（ＡＦ）手段、３は撮像素子１からの撮像信号を受けて画像出力するための信号処理手段、４は撮像素子１の画面毎の蓄積時間（いわゆるシャッタースピード）と絞り機構を制御する露出制御（ＡＥ）手段、５はユーザーの必要に応じて撮像画角調節用の操作指示信号が入力され、不図示のメモリより電子カムカーブを読み出し、光学系Ｌ１，Ｌ２を連動させながら制御を行う画角調節（ズーム）手段である。
【００２０】
更に、７は加速度センサー等からなり、手ブレ状態の検出を行うブレ検出手段、６はブレ検出手段７からの信号を受けてシフト光学系Ｌ３を駆動してブレを低減するシフト光学系駆動手段（ＡＳ／ＩＳ）である。
【００２１】
更に、１３はテストチャートが設けられたパネル、１０はパネル１３を移動させる駆動手段、１４は発光手段１５の制御を受けてパネル１３のテストチャートを照明する白色又は多色ＬＥＤ等の照明手段、１２，１１はそれぞれＸ軸（水平）方向、Ｙ軸（垂直）方向に撮像素子１を位置調整制御するための駆動手段であり、これらパネル１３、駆動手段１０、照明手段１４、発光手段１５、駆動手段１１，１２から初期調整手段が構成される。
【００２２】
前記テストチャートは、パターン間隔が広く、周波数分の低いものから、パターン間隔の狭い周波数成分の高いものまで様々な周波数成分を含むものであり、証明光源も、波長の長い赤系と波長の短い青系のものまで、複数の波長を適宜選択可能としている。白色光源でも構わない。
【００２３】
そして、ＡＦ手段２、駆動手段１０、及び発光手段１５の各制御がシステム制御手段９により行われる。
【００２４】
本実施形態の撮像システムの特徴は、光学系８とその各種パラメータを各処理手段（ＡＦ手段２，ＡＥ手段４，ＡＳ／ＩＳ６，ズーム手段５，Ｉｒｉｓ）からの各制御データによる定常的な制御を開始するに先立って、初期調整手段により撮像素子１の光学系８に対する相対的位置（角度）の初期調整を行うことにある。
【００２５】
図２は、角度調節の基本的な概念を示す概略図である。
角度調節は、撮像画面に対してＸ軸，Ｙ軸方向について行う必要がある。撮像光学系８により形成される有効像を含む有効像円内において、内接する最大の長方形の撮像領域がエリアＡであり、２軸の調節作業を考慮したケラレのない安全領域がエリアＢである。ここでは、Ｘ軸，Ｙ軸の各々に対して、撮像光学系８の光軸と撮像素子１との成す角度θ（θｘ，θｙ）を調節した有効撮像領域をエリアＢとして撮像信号を生成し、出力する。
【００２６】
以下、本実施形態の初期調整について説明する。
先ず、システム制御手段９から初期調整を行う旨の指示が出されると、これを受けて駆動手段１０がパネル１３を移動させる。このパネル１３は撮像光学系８の前面に位置し、設計によってはレンズ保護バリアとの兼用も可能である。このように、極めて近距離にテストパターンを設ける場合には、システム制御手段９が画角調整手段５に対して至近撮影が可能なように、ワイド端への移動指示を出す。
【００２７】
このパネル１３には、テストチャートとしてＸ軸及びＹ軸方向の周波数成分を持つ二次元パターンが描いてあり、パネル駆動タイミングに合せて発光制御手段１５が照明手段１４を発光させる。この照明光を二次元パターンが受けて撮像光学系８により撮像素子１上に結像し、その二次元パターンの周波数成分を後段の処理手段であるＡＦ手段２及びＡＥ手段３にて分析し、補正調整する。
【００２８】
ビデオカメラ信号処理手段３によりカラー映像信号として出力し、主に輝度信号情報のうちの高周波成分をＡＦ手段２にて用い、Ｘ軸及びＹ軸に関する高周波成分の値に応じて駆動手段１１，１２を制御し、この高周波成分の画面内積分値が最大になるように調節する。
【００２９】
図３にＸ軸，Ｙ軸の二方向に対する画面内積分値調節の概念を示す。
ここでは、いわゆるＴＶ信号を用いた山登り制御を、Ｘ軸とＹ軸に対して行い、画面全体としての最適化を実行する。
【００３０】
例えば、Ｙ軸を任意の値に固定し、先ず、Ｘ軸方向の高周波成分が最高値に成るように山登り制御を行う。次に、Ｘ軸の頂点にＸ軸値を固定した状態にてＹ軸成分の山登り制御を実行し、この時のＸ軸上の頂点値と、Ｙ軸上の頂点値（Ｘ１，Ｙ１）を各々記憶しておく。
この後に、定常的なカメラ制御を実行し、撮像を行う。
【００３１】
更に、所定条件下或いは定期的に先の調整を実行し、頂点値（Ｘ１，Ｙ１）よりも値が低下しないように相対精度を維持するようにしても良い。
【００３２】
上記の調整手順を、図４に調整フローチャートとして示し、各ステップ（Ｓ１〜Ｓ８）毎の簡単な処理の説明を行う。
【００３３】
先ず、システム制御手段９からの調整開始指示（条件）を駆動手段１０が検知すると（Ｓ０）、画角調整手段をワイド端へ移動するように支持を出し、至近での撮影を可能とする（Ｓ１）。レンズカバーを閉じ（Ｓ２）、発光制御手段１５により照明手段１４を駆動してパネル１３のテストチャートを照明（チャート照明）し、撮像素子１によりテストチャートを撮像する（Ｓ３）。続いて、Ｘ軸方向に対する撮像素子１の位置調整のための前記山登り制御を実行し（Ｓ４）、Ｙ軸方向に対する撮像素子１の位置調整のための前記山登り制御を実行する（Ｓ５）。両軸の調整が終了すると（Ｓ６）、レンズカバーを開け（Ｓ７）、同時にチャート照明を消灯する（Ｓ８）。
以上により初期調整が終了し、定常的な撮像を開始できる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態の撮像システムによれば、簡素な構成で撮像素子１の撮像光学系８との相対的位置を所定許容範囲内に容易且つ正確に自動調整することが可能となり、装置構成の更なる小型化にも十分対応することができる。
【００３５】
また、撮像光学系８のレンズ前面にテストチャートを設けたことで、レンズバリヤーと共用することも可能となり、初期調整作業の完全自動化が実現する。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この撮像システムは、第１の実施形態と同様に初期調整を行うものであるが、撮像光学系８が交換自在とされている点で相違する。なお、第１の実施形態と同様の構成部材等については同符号を記して説明を省略する。
【００３７】
図５は、本実施形態の撮像システムの全体構成を示す概略図である。
この撮像システムは、大きく分けて、レンズ部とカメラ部に二分されており、各々にマイコンからなるシステム制御手段１６，１８を備えており、これらの間でデータ通信が実行される。
【００３８】
ここで、撮像光学系８により被写体像が撮像素子１上に結像され、この撮像素子１により光電変換され、ビデオカメラ信号処理手段３にてカラー映像信号に処理される。処理された映像信号は出力されると共に、主に輝度情報がＡＥ手段４とＡＦ手段２に供給され、各々の制御信号を生成してシステム制御手段１８に入力される。ＡＥ手段４及びＡＦ手段２からの制御データは、システム制御手段１８からレンズ部側のシステム制御手段１６に伝送され、Ｉｒｉｓ及び焦点位置調節光学系Ｌ４を制御する。また、ＡＥ手段４は撮像素子１の画面毎の蓄積時間も必要に応じて制御する。
【００３９】
手ブレ状態の検出はレンズ部側において、加速度センサー等のブレ検出手段７にて検知し、シフト光学系駆動手段（ＡＳ／ｌＳ）により光学系Ｌ３を駆動し、ブレを低減する。
【００４０】
更に、操作者の必要に応じて撮像画角調節用の操作指示信号がシステム制御手段１８に入力されると、レンズ部側のシステム制御手段１６に伝送し、レンズ部側に備えた不図示のメモリより電子カムカーブを読み出し、光学系Ｌ１,Ｌ２を連動させながら制御を行う。
【００４１】
本実施形態における初期調整手順を、図６に調整フローチャートとして示し、各ステップ（Ｓ１〜Ｓ１０）毎の簡単な処理の説明を行う。
ここでは、レンズ部側のシステム制御手段１６とカメラ部側のシステム制御手段１８間におけるデータ通信の手順の一例を示す。
【００４２】
先ず、レンズ装着を検知すると（Ｓ０）、システム制御手段１８が初期処理の開始を指示するコマンドデータを送信する（Ｓ１）。続いて、このコマンドデータを受けたレンズ部側では、画角調整をワイド端に設定（Ｓ２）し、駆動手段１０によりパネル１３のテストチャートを光路内にセットし（Ｓ３）、テストチャートを照明手段１４により照明する（Ｓ４）。続いて、Ｘ軸方向に対する撮像素子１の位置調整のための前記山登り制御を実行し（Ｓ５）、Ｙ軸方向に対する撮像素子１の位置調整のための前記山登り制御を実行する（Ｓ６）。調整が完了しない場合は、再度Ｓ５に戻り、終了の際は（Ｓ７）、初期終了指示をレンズ部側のシステム制御手段１６に送信する（Ｓ８）。レンズ部側ではテストチャートを格納し（Ｓ９）、チャート用の照明手段１５を消灯して（Ｓ１０）、通常撮影を行えるような状態に設定する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の撮像システムによれば、第１の実施形態の奏する諸効果に加え、レンズ交換方式の撮像システムにおいても、調整作業に関するデータを、カメラ部側のシステム制御手段１８とレンズ部側のシステム制御手段１６との間にて通信可能とすることにより、如何なる特性を持った撮像光学系を取り付けた場合でも、相対位置を最適化できるので、一部にボケた部分を残したような不適切な撮像画面を排除でき、良好な撮像が可能となる。
【００４４】
なお、上述の実施形態の他に、光電変換素子の前に、Ｘ軸，Ｙ軸独立に光路長を調節するための光学部材を設け、この光学部材の２軸位置調整により撮像信号の高周波成分を最適化しても良い。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡素な構成で撮像手段の撮像光学系との相対的位置を所定許容範囲内に容易且つ正確に自動調整することが可能となり、装置構成の更なる小型化にも十分対応することができる。
【００４６】
また、所定条件下（例えば、電源オン時、温度変化時等）、或いは定期的（例えば、所定時間間隔）に、前述の調整を行なうことにより、連続使用中に像の片ボケ発生の防止や、経年変化（劣化）にも対応でき、常に良好な状態にて撮像を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の撮像システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】角度調節の基本的な概念を示す概略図である。
【図３】Ｘ軸，Ｙ軸の二方向に対する画面内積分値調節の概念を示す概略図である。
【図４】初期調整を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態の撮像システムの全体構成を示す概略図である。
【図６】初期調整を示すフローチャートである。
【図７】従来の撮像システムの全体構成を示す概略図である。
【図８】撮像光学系の光軸と撮像素子との成す角の変動を示す概念図である。
【符号の説明】
１  撮像素子
２  焦点調節（ＡＦ）手段
３  信号処理手段
４  露出制御（ＡＥ）手段
５  画角調節（ズーム）手段
６  シフト光学系駆動手段（ＡＳ／ＩＳ）
７  ブレ検出手段
８  撮像光学系
９,１６,１８  システム制御手段
１０,１１,１２  駆動手段
１３  パネル
１４  照明手段
１５  発光手段
【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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【図７】
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【図８】
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