JP2011097377A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光電変換手段の相対的な位置の検出を容易にする。
【解決手段】 デジタルスチルカメラ１は、レンズ群１３を介して結像面に結像した被写体の光学画像を光電変換することによって、画像信号を出力するイメージセンサ１９と、イメージセンサ１９を筐体５１に対して相対的に移動させるＸステージ６１およびＹステージ７１と、シャッタ１４を閉じてレンズ群１３から進入する光を遮断した状態で、イメージセンサ１９の結像面に光を照射する光源５３と、光源５３から照射された光の一部を遮る遮光板５５と、イメージセンサ１９が光電変換して出力する画像信号を取得する調整用画像取得部と、取得された画像信号に基づく画像に含まれる遮光板５５の像Ｐに基づいて、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置を検出する相対位置検出部と、を備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、撮像装置に関し、特に手振れ補正機能を備えた撮像装置に関する。

デジタルスチルカメラで代表される撮像装置は、ユーザがそれを手で保持して撮像する場合に、手振れにより光電変換素子に結像する画像の乱れを軽減するために手振れ補正機能を備えている。この手振れ補正機能は、光電変換素子をレンズの光軸に垂直な面に平行に移動させることによって、光電変換素子の結像面に結像する画像の移動を減少させる。光電変換素子を効率的に移動させるために、初期設定において、通常は光電変換素子の中心がレンズの光軸と重なる基準位置に光電変換素子が位置決めされる。

光電変換素子を基準位置に位置決めする技術として、特開２００６−２０１３０６号公報（特許文献１）には、固定支持基板と、該固定支持基板に、互いに直交し、かつ、該固定支持基板と平行な特定のＸ方向及びＹ方向に直線移動可能として支持されたＸＹ移動部材と、上記ＸＹ移動部材の上記固定支持基板に対するＸ方向の相対位置を検出するＸ方向位置検出手段と、を備え、該Ｘ方向位置検出手段が、Ｘ用光源と、その受光位置をＸ方向について認識可能なＸ用受光部材と、該Ｘ用受光部材の受光位置に基づいて上記ＸＹ移動部材の上記固定支持基板に対するＸ方向の相対位置を演算する演算手段と、を備えるステージ装置において、上記固定支持基板に、上記Ｘ用光源及び上記Ｘ用受光部材をＸ方向に並べて固定し、上記ＸＹ移動部材に、該Ｘ用光源から出た光を反射して上記Ｘ用受光部材に導くＸ用反射部材を固定したことを特徴とするステージ装置が記載されている。

しかしながら、従来のステージ装置は、Ｘ方向およびＹ方向それぞれに、光源と受光部材との組を設けなければならないといった問題がある。また、光源および受光部それぞれの特性によって、温度等の環境の変化に対応するためのしきい値の設定が困難であるといった問題がある。さらに、初期設定においては、光電変換素子を光源と受光部材との組によって検出される位置に移動させる工程と、基準位置に移動させる工程とによって、光電変換素子を基準位置に移動させなければならず、基準位置に移動させるまでに時間を要するといった問題がある。

また、特開２００７−３１５９８２号公報（特許文献２）には、カメラモジュールのイメージセンサから出力された画像データに基づいて、当該イメージセンサにおける複数の受光素子のうちの中心受光素子の位置と、当該イメージセンサ上における当該カメラモジュールの光学系の光軸中心の位置との間の距離を測定する測定部を備え、前記測定部は、前記画像データの画像上において第１の方向に沿って繋がる第１画素群に属する各画素についての第１輝度情報、および前記画像上において前記第１の方向に対して交差する第２の方向に沿って繋がる第２画素群に属する各画素についての第２輝度情報を前記画像データからそれぞれ取得する輝度情報取得処理と、前記両輝度情報に基づいて前記イメージセンサ上における前記光軸中心の位置を特定する中心位置特定処理と、前記画像における中心画素の位置を前記中心受光素子の位置として前記距離を測定する測定処理とを実行する測定装置が記載されている。

しかしながら、イメージセンサに予め定められた光を照射しなければならないため、製造ライン上の調整工程に適用することができるが、製造ライン以外でイメージセンサに予め定められた光を照射することができないので、デジタルスチルカメラを実際に使用する際には適用することができないといった問題がある。
特開２００６−２０１３０６号公報 特開２００７−３１５９８２号公報

この発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、光電変換手段の相対的な位置を容易に検出することが可能な撮像装置を提供することである。

上述した目的を達成するためにこの発明のある局面によれば、撮像装置は、レンズを介して結像面に結像した被写体の光学画像を光電変換することによって、画像信号を出力する光電変換手段と、光電変換手段と基台との間に設けられ、光電変換手段を基台に対して相対的に移動させる移動手段と、基台から予め定められた位置に設置され、シャッタを閉じてレンズから進入する光を遮断した状態で、光電変換手段の結像面に光を照射する照射手段と、基台から予め定められた位置に設置され、照射手段と結像面との間で照射手段から照射された光の一部を遮る遮光手段と、照射手段が光を照射した状態で、光電変換手段が光電変換して出力する画像信号を取得する調整用画像取得手段と、取得された画像信号に基づく画像に含まれる遮光手段の像に基づいて、光電変換手段の基台に対する相対的な位置を検出する相対位置検出手段と、を備える。

この局面に従えば、レンズから進入する光を遮断した状態で、照射手段が光を照射すると、遮光手段が光の一部が遮るので、結像面に遮光手段の像が投影される。結像面に投影される遮光手段の像の基台に対する相対位置は不変なので、光電変換手段が出力する画像中に含まれる遮光手段の像に基づいて、光電変換手段の基台に対する相対的な位置を検出することができる。その結果、光電変換手段の相対的な位置を容易に検出することが可能な撮像装置を提供することができる。

好ましくは、移動手段は、相対位置検出手段により検出される相対位置に基づいて、基台に対して予め定められた相対位置である基準位置に光電変換手段を移動させる初期設定手段を含む。

好ましくは、移動手段は、光電変換手段の結像面に平行で互いに交わる２方向に光電変換手段を移動させ、遮光手段は、照射手段により光電変換手段に投影されると、２方向とそれぞれ略平行な輪郭を含む像が光電変換手段の結像面に投影される形状を有する。

好ましくは、相対位置検出手段は、結像面に投影される遮光手段の像の輪郭のうち２つの線が交わる点の位置を検出する。

好ましくは、撮像装置に対して予め定められた位置に配置された基準画像を撮像し、光電変換手段が出力する画像信号を取得する初期設定用画像取得手段と、取得された画像信号に基づく画像に含まれる基準画像に基づいて、基準位置を決定する基準位置決定手段と、決定された基準位置を記憶する基準位置記憶手段と、を備える。

好ましくは、照射手段および遮蔽手段は、レンズを介して結像面に到達する光の通路を遮らない位置に配置される。

この発明の他の局面によれば、撮像装置は、レンズを介して結像面に結像した被写体の光学画像を光電変換することによって、画像信号を出力する光電変換手段と、光電変換手段と基台との間に設けられ、光電変換手段を基台に対して相対的に移動させる移動手段と、基台から予め定められた位置に設置され、シャッタを閉じてレンズから進入する光を遮断した状態で、光電変換手段の結像面にスポット光を照射するスポット照射手段と、照射手段がスポット光を照射した状態で、光電変換手段が光電変換して出力する画像信号を取得する調整用画像取得手段と、取得された画像信号に基づく画像に含まれるスポット光の像に基づいて、光電変換手段の基台に対する相対的な位置を検出する相対位置検出手段と、を備える。

この局面に従えば、光電変換手段の相対的な位置を容易に検出することが可能な撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

本実施の形態においては、撮像装置の一例としてデジタルスチルカメラを説明する。なお、撮像装置は、デジタルスチルカメラに限られず、手振れ補正機能を有した装置であれば、例えば、ビデオカメラ、携帯電話機、音楽プレーヤ等であってもよい。

図１は、デジタルスチルカメラの構成の概略を示すブロック図である。図１を参照して、デジタルスチルカメラ１は、デジタルスチルカメラ１の全体を制御する制御部１１と、フォーカスレンズおよびズームレンズを含む複数のレンズで構成されるレンズ群１３と、シャッタ１４と、レンズ群１３およびシャッタ１４を駆動するレンズ駆動部１５と、手振れ補正ユニット１７と、イメージセンサ１９と、コーデック（ＣＯＤＥＣ）２１と、画像処理する信号処理回路２２と、液晶表示装置（ＬＣＤ）２３と、制御部１１が実行するためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２５と、制御部１１の作業領域として用いられるＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２７と、メモリカード２９Ａが装着されるカードインターフェース（Ｉ／Ｆ）２９と、ジャイロセンサ３３と、ユーザの操作を受け付ける操作部３５と、デジタルスチルカメラ１の全体に電力を供給するバッテリ４１と、を含む。

レンズ群１３は、デジタルスチルカメラ１本体の前面に設けられ、ＬＣＤ２３は、レンズ群１３が設けられる面とは反対のデジタルスチルカメラ１の背面に設けられる。レンズ群１３は、レンズ駆動部１５により制御される。レンズ群１３は、ズームレンズを調整するズーム機構を有する。

イメージセンサ１９は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の光電変換素子であり、その結像面がレンズ群１３の光軸に対して垂直となる。イメージセンサ１９は、レンズ群１３を介して結像面に結像する被写体の光学画像を光電変換し、画像データを制御部１１に出力する。制御部１１は、イメージセンサ１９から出力される画像データを受け付け、画像データをＳＤＲＡＭ２７に記憶する。ここでの画像データは、例えば、１画素がＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）で構成されるビットマップ形式のデータである。なお、イメージセンサ１９は、ＣＭＯＳイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを用いてもよい。この場合、ＣＣＤイメージセンサは、アナログの信号を出力するので、アナログ／デジタル変換器によってＣＣＤイメージセンサが出力するアナログの信号をデジタルの画像データに変換すればよい。なお、ここでは、光電変換素子としてのＣＭＯＳイメージセンサが出力するデジタルの画像データ、ＣＣＤイメージセンサが出力するアナログの信号を、総称して画像信号という。

イメージセンサ１９は、制御部１１により制御され、光電変換する時間が制御される。具体的には、制御部１１は、イメージセンサ１９に光電変換を開始させる場合、レンズ群１３とイメージセンサ１９との間に設けられたシャッタ１４をレンズ駆動部１５に開放させる。これにより、イメージセンサ１９が光電変換を開始する。制御部１１は、光電変換させる時間が経過すると、レンズ駆動部１５にシャッタ１４と閉じさせ、イメージセンサ１９に画像データを出力させる。

イメージセンサ１９は、動画像を撮像する場合、所定の時間間隔で１フレームの画像データを出力する。フレームとは、動画像を構成する単位であり、１フレームは１枚の画像を意味する。また、フレームはフィールドに置き換えることができる。所定の時間間隔とは、フレームレートが５ＦＰＳであれば、１／５秒である。

信号処理回路２２は、ＳＤＲＡＭ２７に記憶された画像データを読み出し、画像データに対して種々の信号処理を施し、輝度信号と色差信号とで表される表色系のＹＵＶ形式に変換する。信号処理回路２２は、ＹＵＶ形式の画像データをＳＤＲＡＭ２７に記憶する。

制御部１１は、ＳＤＲＡＭ２７に記憶されたＹＵＶ形式の画像データからＲＧＢ信号を生成し、ＬＣＤ２３に出力する。これにより、ＬＣＤ２３にイメージセンサ１９が被写体を撮像して出力する画像が表示される。なお、ＬＣＤ２３に代えて、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイを用いてもよい。

コーデック２１は、制御部１１により制御され、ＳＤＲＡＭ２７に記憶されたＹＵＶ形式の画像データを読出し、圧縮符合化し、画像データを圧縮符号化した符号化データをＳＤＲＡＭ２７に記憶する。ここでは、画像データをＪＰＥＧ方式で圧縮符号化する。なお、コーデック２１は、動画像を記憶する場合、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）圧縮方式で、複数のフレームを圧縮符号化する。この場合には、ＧＯＰ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅ）単位で圧縮符号化された符号化データがＳＤＲＡＭ２１に記憶される。なお、画像データまたは動画像を圧縮符号化する方式を限定するものではなく、これらとは別の方式を用いるようにしてもよい。

ジャイロセンサ３３は、デジタルスチルカメラ１の本体が回転する際の角速度を検出する。ここでは、水平方向をＸ軸、垂直方向をＹ軸、レンズの光軸をＺ軸とすると、ジャイロセンサ３３は、Ｙ軸を中心とする回転方向（ヨー方向）の角速度と、Ｘ軸を中心とする回転方向（ピッチ方向）の角速度を検出し、ヨー方向およびピッチ方向それぞれの角速度を制御部１１に出力する。制御部１１においては、ヨー方向の角速度からＸ軸方向の本体の移動量を算出し、ピッチ方向の角速度からＹ軸方向の本体の移動量を算出する。

手振れ補正ユニット１７は、イメージセンサ１９を移動させ、イメージセンサ１９の結像面に結像した光学画像のぶれを最小にする。このため、手振れ補正ユニット１７は、イメージセンサ１９の結像面に平行で互いに交わる２方向にイメージセンサ１９を移動させるために、２方向それぞれに対応する駆動部を含む。ここでは、２方向を、互いに直角に交わる水平方向（Ｘ軸方向）と垂直方向（Ｙ軸方向）としている。イメージセンサ１９の結像面は、レンズ群１３の光軸に垂直な面である。手振れ補正ユニット１７によって、イメージセンサ１９の結像面に平行で互いに交わる２方向にイメージセンサ１９が移動するので、手振れしても同一被写体を露光中、振れなく撮像することができる。

手振れ補正ユニット１７は、デジタルスチルカメラ１の電源がＯＮになったとき、または、動作モードが再生モードから撮像モードに切り換えられたときに、イメージセンサ１９を基準位置に移動させる。イメージセンサ１９の基準位置は、ここでは、イメージセンサ１９が垂直および水平の２方向それぞれにおいて移動可能な範囲の中心としている。イメージセンサ１９が基準位置に位置するとき、レンズ群１３の光軸がイメージセンサ１９の中心となる。なお、基準位置は、任意に定めることができる。

手振れ補正ユニット１７は、イメージセンサ１９を基準位置に移動させた後、イメージセンサ１９に結像する光学画像が、デジタルスチルカメラ１本体が移動しても同じ位置に結像するように、イメージセンサ１９を移動させる。具体的には、ジャイロセンサ３３により検出されるヨー方向およびピッチ方向の角速度に基づいて、イメージセンサ１９の結像面に平行な方向および補正量を決定し、イメージセンサ１９を移動させる。なお、イメージセンサ１９をレンズ群１３の光軸を中心に回転させるための駆動部を追加して、イメージセンサ１９を平行移動させるのに加えて、回転移動させるようにしてもよい。

カードＩ／Ｆ２９は、不揮発性メモリを備えたメモリカード２９Ａが装着される。制御部１１は、カードＩ／Ｆ２９を介して、メモリカード２９Ａにアクセス可能であり、ＳＤＲＡＭ２７に記憶された符号化データをメモリカード２９Ａに記憶する。

図２は、本発明の実施の形態の１つにおけるデジタルスチルカメラの模式的断面図である。図２を参照して、デジタルスチルカメラ１は、基台となる筐体５１と、レンズ群１３と、レンズ群１３から筐体５１の内部に進入する光を遮断するシャッタ１４と、を含む。さらに、筐体５１の内部に、光源（照射手段）５３と、遮光板（遮光手段）５５と、Ｘステージ６１およびＹステージ７１（移動手段）と、イメージセンサ（光電変換手段）１９と、が配置される。

筐体５１は、穴を有し、その穴の部分にシャッタ１４が配置される。シャッタ１４の筐体５１と反対側にレンズ群１３が配置される。シャッタ１４が閉じた状態において、レンズ群１３を介して筐体５１内部への光の進入を遮断する。シャッタ１４が開いた状態において、光がレンズ群１３および穴を通って筐体５１の内部に進入する。

光源５３と遮光板５５とは、筐体５１に固定され、それぞれの筐体５１に対する相対的な位置は不変である。なお、ここでは、光源５３と、遮光板５５とを筐体５１に直接固定する例を示すが、光源５３および遮光板５５が、筐体５１に対する相対的な位置（方向と距離）が固定されるのであれば、他の部材を介して間接的に接続されても良い。

Ｘステージ６１は、筐体５１と平行移動可能に接続される。Ｘステージ６１の筐体５１と反対側には、Ｙステージ７１がＸステージ６１と平行移動可能に接続される。Ｙステージ７１のＸステージ６１と反対側にはイメージセンサ１９が搭載される。イメージセンサ１９は、レンズ群１３を介して筐体５１内に進入する光が、結像する結像面を有し、その結像面はレンズ群１３の光軸１３Ａと垂直である。また、Ｘステージ６１が、筐体５１に対して移動する方向は、イメージセンサ１９の結像面に平行な軸の方向であり、ここでは、図面の紙面に垂直な方向としており、Ｘ軸という。さらに、Ｙステージ７１がＸステージ６１に対して移動する方向は、イメージセンサ１９の結像面に平行で、かつ、Ｘステージ６１が筐体５１に対して移動する方向と交わる方向である。ここでは、Ｙステージ７１がＸステージ６１に対して移動する方向を、Ｘステージ６１が筐体５１に対して移動する方向と直角な方向としており、図中では上下方向であり、Ｙ軸という。

Ｙステージ７１がＸステージ６１によって筐体５１に対してＸ軸方向に移動可能であり、イメージセンサ１９がＹステージ７１によって筐体５１に対してＹ軸方向に移動可能であるため、イメージセンサ１９は、その結像面をレンズ群１３の光軸と垂直な状態を維持しながら、結像面に平行に移動することが可能である。

光源５３は、筐体５１に対して予め定めら得た位置に固定される。光源５３が筐体５１に固定される予め定められた位置は、光源５３から発せられる光の少なくとも一部が、イメージセンサ１９の結像面に到達する位置である。この場合、イメージセンサ１９は、筐体５１に対して移動可能なので、イメージセンサ１９が移動可能な範囲のいずれに位置する場合にであっても、光源５３から照射される光が結像面に到達する位置に、光源５３は配置される。ただし、光源５３は、レンズ群１３を介して筐体５１内に進入する光が結像面に到達するまでの通路を遮ることのない位置に配置される。なお。光源５３から発せられる光が、イメージセンサ１９に直接到達する場合に加えて、光源５３から発せられる光が、反射板などで反射してイメージセンサ１９に到達する場合を含む。

遮光板５５は、筐体５１に対して予め定めら得た位置に固定される。遮光板５５が筐体５１に固定される予め定められた位置は、光源５３から発せられる光の一部を遮り、イメージセンサ１９の結像面に遮光板５５の影が映し出される位置であればよい。この場合、イメージセンサ１９は、筐体５１に対して移動可能なので、イメージセンサ１９が移動可能な範囲のいずれに位置する場合にであっても、光源５３から照射される光によって結像面に遮光板５５の影が映し出される位置に、遮光板５５は配置される。ただし、遮光板５５は、レンズ群１３を介して筐体５１内に進入する光が結像面に到達するまでの通路を遮ることのない位置に配置される。

光源５３から照射される光は、イメージセンサ１９の結像面の全面に到達する必要はなく、結像面に遮光板５５の影が映し出される位置であれば、光源５３から照射される光がイメージセンサ１９の結像面の一部に到達する位置に光源５３が配置されても良い。

シャッタ１４が閉じた状態において、光源５３が光を照射すると、光の一部が遮光板５５によって遮られて、イメージセンサ１９の結像面に遮光板５５の影が映し出される。図においては、イメージセンサ１９の結像面に映し出される遮光板５５の影の輪郭をＰで示している。輪郭ＰのＹ軸方向の筐体５１に対する位置は、イメージセンサ１９がＹ軸方向に移動しても変化しない。一方、イメージセンサ１９がＹ軸方向に移動すれば、輪郭Ｐの結像面における位置が変化する。デジタルスチルカメラ１は、イメージセンサ１９が出力する画像に基づいて、輪郭Ｐの画像中の位置を検出し、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対位置を検出する。

図３は、筐体内部をレンズ郡１３側から見た平面図である。図３を参照して、Ｘステージ６１は、筐体５１に矢印５で示されるＸ軸方向に移動可能に接続される。Ｘ軸モータ６３は、筐体５１に固定され、その回転軸に接続されたスクリュー６５を回転させる。スクリュー６５は、Ｘステージ６１に固定されたモータナット６７に途中までねじ込まれている。Ｘ軸モータ６３は、ステッピングモータであり、その回転位置は、制御部１１によって制御される。Ｘ軸モータ６３が正回転または逆回転することにより、スクリュー６５が正回転または逆回転し、Ｘステージ６１が、Ｘ軸の右方向（正方向）または左方向（負方向）に移動する。

バネ６９は、一端が筐体５１に固定され、他端がＸステージ６１に接続され、Ｘステージ６１をＸ軸の左方向に引っ張る。スクリュー６５が有するねじ山の一方の面と、モータナット６７のねじ山の一方の面とが接するようにして、Ｘステージ６１の位置決め精度を高めている。

Ｙステージ７１は、Ｘステージ６１に矢印７で示されるＹ軸方向に移動可能に接続される。Ｙ軸モータ７３は、筐体５１に固定され、その回転軸に接続されたスクリュー７５を回転させる。Ｙステージ７１は、Ｘ軸方向に移動可能にモータナット７７と接続される。スクリュー７５は、モータナット７７に途中までねじ込まれている。Ｙ軸モータ７３は、ステッピングモータであり、その回転位置は、後述する制御部１１によって制御される。Ｙ軸モータ７３が正回転または逆回転することにより、スクリュー７５が正回転または逆回転し、Ｙステージ７１が、Ｙ軸方向の上方向（正方向）または下方向（負方向）に移動する。

バネ７９は、一端が筐体５１に固定され、他端がＹステージ７１に接続され、Ｙステージ７１をＹ軸の上方向に引っ張る。スクリュー７５が有するねじ山の一方の面と、モータナット７７のねじ山の一方の面とが接するようにして、Ｘステージ６１の位置決め精度を高めている。

遮光板５５は、光源５３とイメージセンサ１９との間に配置され、２つの平面を直角に合せた形状である。具体的には、遮光板５５は、光源５３により照らされると、Ｘ軸方向およびＹ軸方向とそれぞれ略平行な輪郭を含む影１９Ａがイメージセンサ１９の結像面に投影される形状を有する。

図４は、イメージセンサが出力する画像の一例を示す図である。図４に示す画像は、シャッタ１４を閉じ、光源５３を発光させた状態で、イメージセンサ１９が光電変換し、出力する画像を示す。図４を参照して、画像２０１は、遮光板５５の影の像２０３を含む。ここでは、像２０３をハッチングで示しているが、像２０３の輝度は、それ以外の領域の輝度よりも低い。像２０３は、その輪郭が、Ｘ軸およびＹ軸に平行な直線を含み、Ｘ軸に平行な直線とＹ軸に平行な直線との交点Ｐを含む。

画像２０１を解析することにより、交点Ｐの画素の画像２０１中の位置を座標として検出することができる。例えば、Ｘ軸方向の１ラインの画素値が急激に変化する画素を検出することにより、検出した画素のＸ座標を交点ＰのＸ座標とし、Ｙ軸方向の１ラインの画素値が急激に変化する画素を検出することにより、検出した画素のＹ座標を交点ＰのＹ座標とする。

図５は、制御部が有する機能の一例を示す機能ブロック図である。図５に示す機能は、制御部１１が撮像プログラムを実行することにより、制御部１１に実現される。なお、制御部１１に代えて、図５に示した機能を回路で実現するようにしてもよい。

図５を参照して、制御部１１は、レンズ駆動部１５およびイメージセンサ１９を制御する撮像制御部１０１と、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対位置を検出する相対位置検出部１０３と、手振れ補正ユニットを初期化する初期設定部１０５と、基準位置を設定する基準位置設定部１０７と、を含む。

ＥＥＰＲＯＭ２５は、基準座標１１１を記憶する。基準座標１１１は、基準位置設定部１０７によりＥＥＰＲＯＭ２５に記憶される。基準位置設定部１０７および基準座標１１１についての詳細は後述するが、基準座標１１１は、イメージセンサ１９が基準位置にあるときにおける撮像画像中の座標である。ここでは、基準位置は、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対位置であって、イメージセンサ１９の結像面の中心がレンズ群１３の光軸と重なる位置としている。

初期設定部１０５は、デジタルスチルカメラ１の電源がＯＮになったとき、または、動作モードが再生モードから撮像モードに切り換えられたとき、手振れ補正ユニット１７を初期化する。具体的には、イメージセンサ１９を基準位置に移動させるために、イメージセンサ１９の現在の相対位置を検出し、相対位置と基準位置との差分からイメージセンサ１９を基準位置に移動させる。さらに具体的には、初期設定部１０５は、撮像制御部１０１に初期化時の撮像指示を出力し、相対位置検出部１０３に相対位置検出指示を出力し、手振れ補正ユニット１７を制御して光源５３を所定時間発光させる。

撮像制御部１０１は、初期設定部１０５から初期化時の撮像指示が入力されると、レンズ駆動部１５を制御して、シャッタ１４を閉じさせ、イメージセンサ１９を初期化した後、光源５３が所定時間発光した後に、イメージセンサ１９に画像信号を出力させる。これにより、イメージセンサ１９は、初期化されてから画像信号を出力するまでの間に、光源５３が照射する光が結像面に結像する光学画像を光電変換する。撮像制御部１０１は、イメージセンサ１９が出力する画像信号を取得し、画像信号に基づく画像を相対位置検出部１０３に出力する。

相対位置検出部１０３は、撮像制御部１０１から入力される画像に基づいて、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置を検出する。撮像制御部１０１からは、図４に示した画像２０１が入力される。画像２０１は、遮光板５５の影の像２０３を含み、像２０３の輪郭は、Ｘ軸およびＹ軸に平行な直線を含む。相対位置検出部１０３は、Ｘ軸に平行な直線とＹ軸に平行な直線との交点Ｐを、画像２０１から抽出し、その座標を相対位置の座標として、初期設定部１０５に出力する。ここでは、画像２０１の左上の角の画素の座標を（０，０）としている。

初期設定部１０５は、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶されている基準座標１１１を読出し、相対位置検出部１０３から入力される相対位置の座標と基準座標１１１との差分を算出し、差分に基づいてイメージセンサ１９を基準位置に移動させるために必要なＸ軸モータ６３およびＹ軸モータ７３の回転量をそれぞれ算出し、算出されたそれぞれの回転量を含む移動指示を手振れ補正ユニット１７に出力する。

手振れ補正ユニットは、移動指示に含まれるＸ軸モータ６３の回転量だけＸ軸モータ６３を回転させ、移動指示に含まれるＹ軸モータ７３の回転量だけＹ軸モータ７３を回転させる。これにより、イメージセンサ１９が基準位置に移動する。

次に基準位置設定部１０７について説明する。基準位置設定部１０７は、デジタルスチルカメラ１を製造するラインに含まれる調整工程において、イメージセンサ１９を筐体５１に対して予め定められた相対位置である基準位置に移動させ、基準座標を決定して基準座標をＥＥＰＲＯＭ２５に記憶する。具体的には、調整工程は、デジタルスチルカメラ１を位置決めするための治具と、治具に対して予め固定された位置に配置された検査用紙とを含む。治具は、デジタルスチルカメラ１の撮像範囲に検査用紙が含まれる位置でデジタルスチルカメラ１を固定する。調整工程において、デジタルスチルカメラ１は、治具に位置決めされ、基準画像設定指示が入力される。基準画像設定指示は、操作部３５が有し、基準画像設定指示が予め割り当てられたボタンを作業者が押下することにより入力されてもよいし、デジタルスチルカメラ１が制御部１１に接続された外部インターフェースを有する場合には、その外部インターフェースに接続された検査用のコンピュータから入力されてもよい。

基準位置設定部１０７は、基準画像設定指示が入力されると、撮像制御部１０１に撮像指示を出力し、撮像制御部１０１から画像が入力される。撮像制御部１０１は、検査用紙を撮像し、検査用紙に描かれた基準画像を電子化した画像を基準位置設定部１０７に出力する。基準画像は、例えば、十字の線を含む。検査用紙は、それに描かれた基準画像の十字の交点が治具に固定されたデジタルスチルカメラ１のレンズ群１３の光軸と重なる位置に予め配置される。なお、実際には、治具の精度、デジタルスチルカメラ１の製造誤差等により、基準画像の十字の交点が治具に固定されたデジタルスチルカメラ１のレンズ群１３の光軸と重なることはまれであるが、ここでは、基準位置設定部１０７は、撮像制御部１０１が検査用紙を撮像して出力する基準画像中の十字の交点を、レンズ群１３の光軸とみなす。

基準画像のＸ軸の中心座標とＹ軸の中心座標とで定まる基準画像の中心は、イメージセンサ１９の中心に相当する。基準位置設定部１０７は、基準画像の中心の座標と、基準画像中の十字の交点の座標との差分を含み、イメージセンサ１９を基準位置に移動させる指示を手振れ補正ユニット１７に出力する。手振れ補正ユニット１７は、基準位置設定部１０７からの指示に従って、Ｘ軸モータ６３およびＹ軸モータ７３を回転させるので、イメージセンサ１９が基準位置に移動する。

なお、ここでは、基準位置を、イメージセンサ１９の中心がレンズ群１３の光軸と重なる位置としたが、イメージセンサ１９がＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれにおいて移動可能な範囲の中心を、基準位置としてもよい。この場合には、検査工程において治具および検査用用紙は不要である。例えば、基準位置設定部１０７は、手振れ補正ユニット１７に中心位置移動指示を出力し、手振れ補正ユニット１７に、イメージセンサ１９をＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれにおいて、移動可能範囲の中心に移動させる。具体的には、手振れ補正ユニット１７は、Ｘ軸モータ６３を回転できなくなるまで正回転させ、その後、Ｘ軸モータ６３を回転できなくなるまで逆回転させる。Ｘ軸モータ６３が逆回転した回転数の半分を、Ｘ軸方向の移動可能範囲の中心までの回転数に決定し、Ｘ軸モータ６３を決定された中心までの回転数だけ正回転させる。手振れ補正ユニット１７は、Ｙ軸モータ７３についても、Ｘ軸モータ６３と同様に回転させる。イメージセンサ１９が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向それぞれにおいて移動可能範囲の中心に位置するとき、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置が基準位置である。

デジタルスチルカメラ１の設計上、イメージセンサ１９がＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれにおいて移動可能な範囲の中心の位置にあるときに、イメージセンサ１９の中心がレンズ群１３の光軸と重なるようにすれば、イメージセンサ１９の中心がレンズ群１３の光軸と重なる。しかしながら、実際には、Ｘステージ６１およびＹステージ７１の製造誤差、取り付け誤差等によりイメージセンサ１９の中心が、レンズ群１３の光軸からずれる。このため、基準位置設定部１０７は、イメージセンサ１９がＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれにおいて移動可能な範囲の中心に位置するときにイメージセンサ１９の中心がレンズ群１３の光軸と重なるとみなし、そのイメージセンサ１９の筐体５１に対する相対位置を基準位置とする。

なお、基準位置は、レンズ群１３の光軸中心とする場合、または、イメージセンサ１９が移動可能な範囲の中心とする場合を説明したが、光量が最大となる位置（光量の中心）を基準位置とするようにしてもよい。

イメージセンサ１９が基準位置に移動した後、基準位置設定部１０７は、撮像制御部１０１に、初期化時の撮像指示を出力し、手振れ補正ユニット１７を制御して光源５３を所定時間発光させる。

撮像制御部１０１は、基準位置設定部１０７から初期化時の撮像指示が入力されると、レンズ駆動部１５を制御して、シャッタ１４を閉じさせ、イメージセンサ１９を初期化した後、光源５３が所定時間発光した後に、イメージセンサ１９に画像信号を出力させる。これにより、イメージセンサ１９は、初期化されてから画像信号を出力するまでの間に、光源５３が照射する光が結像面に結像する光学画像を光電変換する。撮像制御部１０１は、イメージセンサ１９が出力する画像信号を取得し、画像信号に基づく画像を基準位置設定部１０７に出力する。

基準位置設定部１０７は、撮像制御部１０１から入力される画像に基づいて、基準座標を決定する。撮像制御部１０１からは、図４に示した画像２０１が入力される。画像２０１は、遮光板５５の影の像２０３を含み、像２０３の輪郭は、Ｘ軸およびＹ軸に平行な直線を含む。相対位置検出部１０３は、Ｘ軸に平行な直線とＹ軸に平行な直線との交点Ｐを、画像２０１から抽出し、その座標を基準座標として、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶する。

図６は、初期設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。初期設定処理は、制御部１１がＥＥＰＲＯＭ２５に記憶された撮像プログラムを実行することにより、制御部１１により実行される処理である。また、初期設定処理は、デジタルスチルカメラ１の電源がＯＮになったとき、または、動作モードが再生モードから撮像モードに切り換えられたとき、に実行される。図６を参照して、制御部１１は、レンズ駆動部１５を制御して、シャッタ１４を閉じさせるとともに、イメージセンサ１９を初期化する（ステップＳ０１）。イメージセンサ１９の初期化とは、イメージセンサ１９が蓄電する電荷を放電させる処理である。

次のステップＳ０２においては、手振れ補正ユニット１７を制御して、光源５３を発光させる。これにより、光源５３が照射する光が結像面に結像するので、イメージセンサ１９は、光学画像を光電変換する。所定時間経過後に、イメージセンサ１９が出力する画像信号を取得し（ステップＳ０３）、画像信号に基づく画像から影の像を検出する（ステップＳ０４）。具体的には、取得された画像信号に基づく画像は、図４に示した画像２０１が入力されるので、輝度値の低い領域を影の像として検出する。そして、画像２０１中で変化の激しい画素を、遮光板５５の影の像２０３の輪郭として検出し、輪郭のＸ軸およびＹ軸に平行な直線の交点Ｐを、相対位置の座標として検出する（ステップＳ０５）。

次のステップＳ０６においては、相対位置と基準位置との差を算出する。ここでは、ステップＳ０５で検出された相対位置の座標と、ＥＥＰＲＯＭ２５から読み出された基準座標との差を算出する。

そして、ステップＳ０６において算出された差分のうちＸ軸方向の差分に基づいてイメージセンサ１９を基準位置に移動させるために必要なＸ軸モータ６３の回転方向および回転量を算出する（ステップＳ０７）。そして、手振れ補正ユニット１７を制御して、Ｘ軸モータ６３をステップＳ０７において算出された回転方向で、回転量だけ回転させる（ステップＳ０８）。

次のステップＳ０９においては、ステップＳ０６において算出された差分のうちＹ軸方向の差分に基づいてイメージセンサ１９を基準位置に移動させるために必要なＹ軸モータ７３の回転方向および回転量を算出する。そして、手振れ補正ユニット１７を制御して、Ｙ軸モータ７３をステップＳ０９において算出された回転方向で、回転量だけ回転させる（ステップＳ１０）。

図７は、基準位置設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。基準位置設定処理は、制御部１１がＥＥＰＲＯＭ２５に記憶された撮像プログラムを実行することにより、制御部１１により実行される処理である。また、基準位置設定処理は、デジタルスチルカメラ１を製造するラインに含まれる調整工程において、デジタルスチルカメラ１が治具に固定され、基準画像設定指示が入力されることを条件に実行される。

図７を参照して、制御部１１は、基準画像設定指示が入力されると、撮像制御部１０１を制御して、撮像する（ステップＳ２１）。イメージセンサ１９の結像面には、検査用紙に描かれた基準画像の光学画像が結像するので、その光学画像を電子化した撮像画像を取得する（ステップＳ２２）。ここでは、基準画像は、十字の線を含む画像としており、検査用紙は、それに描かれた基準画像の十字の交点が治具に固定されたデジタルスチルカメラ１のレンズ群１３の光軸と重なる位置に予め配置される。

ステップＳ２３においては、撮像画像中の光軸座標を検出する。撮像画像中の基準画像の十字の線の交点の画素の座標を光軸座標として検出する。そして、撮像画像のＸ軸で中心となる座標とＹ軸で中心となる座標とで定まる基準画像の中心座標と、ステップＳ２３において検出された光軸座標との差分を算出する。

そして、ステップＳ２４において算出された差分のうちＸ軸方向の差分に基づいてイメージセンサ１９を基準位置に移動させるために必要なＸ軸モータ６３の回転方向および回転量を算出する（ステップＳ２５）。そして、手振れ補正ユニット１７を制御して、Ｘ軸モータ６３をステップＳ２５において算出された回転方向で、回転量だけ回転させる（ステップＳ２６）。

次のステップＳ２７においては、ステップＳ２４において算出された差分のうちＹ軸方向の差分に基づいてイメージセンサ１９を基準位置に移動させるために必要なＹ軸モータ７３の回転方向および回転量を算出する。そして、手振れ補正ユニット１７を制御して、Ｙ軸モータ７３をステップＳ２７において算出された回転方向で、回転量だけ回転させる（ステップＳ２８）。

ステップＳ２９〜ステップＳ３３の処理は、図６に示したステップＳ０１〜ステップＳ０５の処理と同じなので、ここでは説明を繰り返さない。ステップＳ３４においては、ステップＳ３３において検出された相対位置の座標を、基準位置に設定する。そして、基準位置の座標をＥＥＰＲＯＭ２５に記憶し（ステップＳ３５）、処理を終了する。

以上説明したように本実施の形態におけるデジタルスチルカメラ１は、シャッタ１４を閉じてレンズ群１３から進入する光を遮断した状態で、光源５３が光を照射すると、遮光板５５が光の一部が遮るので、イメージセンサ１９の結像面に遮光板５５の像が投影される。結像面に投影される遮光板５５の像の筐体５１に対する相対位置は不変なので、イメージセンサ１９が出力する画像中に含まれる遮光板５５の像に基づいて、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置を検出することができる。このため、手振れ補正ユニット１７がイメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置を容易に検出することができ、初期化処理を簡単にすることができる。

＜変形例＞
なお、上述した実施の形態においては、イメージセンサ１９の結像面に結像する遮光板５５の影からイメージセンサ１９の筐体５１に対する相対位置を検出するようにしたが、光源５３からスポット光をイメージセンサ１９の結像面に照射させ、イメージセンサ１９が出力する画像信号に基づく画像からスポット光の像の中心を、相対位置の座標として検出するようにしてもよい。スポット光が結像面に照射されて写る像の形状は、その輪郭が特定できればよく、円形であることが好ましい。また、スポット光を予め定められた色の光とする場合には、シャッタ１４を閉じることなく、スポット光を照射した状態で、イメージセンサ１９が光電変換して出力する画像信号に基づく画像からスポット光の像を抽出することができるので、シャッタ１４を閉じるステップを省略することができる。

変形例におけるデジタルスチルカメラ１は、光源５３がスポット光をイメージセンサ１９の結像面に照射すると、イメージセンサ１９の結像面にスポット光の像が投影される。結像面に投影されるスポット光の像の筐体５１に対する相対位置は不変なので、イメージセンサ１９が出力する画像中に含まれるスポット光の像に基づいて、イメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置を検出することができる。このため、手振れ補正ユニット１７がイメージセンサ１９の筐体５１に対する相対的な位置を容易に検出することができ、初期化処理を簡単にすることができる。

なお、上述した実施の形態においては撮像装置の一例としてデジタルスチルカメラ１を説明したが、図６に示した初期設定処理および図７における基準位置設定処理を実行するための撮像方法およびその撮像方法をコンピュータに実行させるための撮像プログラムとして発明を捉えることができるのはいうまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

デジタルスチルカメラの構成の概略を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の１つにおけるデジタルスチルカメラの模式的断面図である。 筐体内部をレンズ側から見た平面図である。 イメージセンサが出力する画像の一例を示す図である。 制御部が有する機能の一例を示す機能ブロック図である。 初期設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 基準位置設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

１ デジタルスチルカメラ、１１ 制御部、１３ レンズ群、１４ シャッタ、１５ レンズ駆動部、１７ 手振れ補正ユニット、１９ イメージセンサ、２１ コーデック、２２ 信号処理回路、２３ ＬＣＤ、２５ ＥＥＰＲＯＭ、２７ ＳＤＲＡＭ、２９ カードＩ／Ｆ、２９Ａ メモリカード、３３ ジャイロセンサ、３５ 操作部、４１ バッテリ、５１ 筐体、５３ 光源、５５ 遮光板、６１ Ｘステージ、６３ Ｘ軸モータ、６５ スクリュー、６７ モータナット、６９ バネ、７１ Ｙステージ、７３ Ｙ軸モータ、７５ スクリュー、７７ モータナット、７９ バネ、１０１ 撮像制御部、１０３ 相対位置検出部、１０５ 初期設定部、１０７ 基準位置設定部、１１１ 基準座標。

Claims (7)

1. レンズを介して結像面に結像した被写体の光学画像を光電変換することによって、画像信号を出力する光電変換手段と、
   前記光電変換手段と基台との間に設けられ、前記光電変換手段を前記基台に対して相対的に移動させる移動手段と、
   前記基台から予め定められた位置に設置され、シャッタを閉じて前記レンズから進入する光を遮断した状態で、前記光電変換手段の前記結像面に光を照射する照射手段と、
   前記基台から予め定められた位置に設置され、前記照射手段と前記結像面との間で前記照射手段から照射された光の一部を遮る遮光手段と、
   前記照射手段が光を照射した状態で、前記光電変換手段が光電変換して出力する画像信号を取得する調整用画像取得手段と、
   前記取得された画像信号に基づく画像に含まれる前記遮光手段の像に基づいて、前記光電変換手段の前記基台に対する相対的な位置を検出する相対位置検出手段と、を備えた、撮像装置。
2. 前記移動手段は、前記相対位置検出手段により検出される相対位置に基づいて、前記基台に対して予め定められた相対位置である基準位置に前記光電変換手段を移動させる初期設定手段を含む、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記移動手段は、前記光電変換手段の結像面に平行で互いに交わる２方向に前記光電変換手段を移動させ、
   前記遮光手段は、前記照射手段により前記光電変換手段に投影されると、前記２方向とそれぞれ略平行な輪郭を含む像が前記光電変換手段の前記結像面に投影される形状を有する、請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記相対位置検出手段は、前記結像面に投影される前記遮光手段の像の輪郭のうち２つの線が交わる点の位置を検出する、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記撮像装置に対して予め定められた位置に配置された基準画像を撮像し、前記光電変換手段が出力する画像信号を取得する初期設定用画像取得手段と、
   前記取得された画像信号に基づく画像に含まれる前記基準画像に基づいて、前記基準位置を決定する基準位置決定手段と、
   前記決定された基準位置を記憶する基準位置記憶手段と、を備えた請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記照射手段および前記遮蔽手段は、レンズを介して結像面に到達する光の通路を遮らない位置に配置される、請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. レンズを介して結像面に結像した被写体の光学画像を光電変換することによって、画像信号を出力する光電変換手段と、
   前記光電変換手段と基台との間に設けられ、前記光電変換手段を前記基台に対して相対的に移動させる移動手段と、
   前記基台から予め定められた位置に設置され、シャッタを閉じて前記レンズから進入する光を遮断した状態で、前記光電変換手段の前記結像面にスポット光を照射するスポット照射手段と、
   前記照射手段がスポット光を照射した状態で、前記光電変換手段が光電変換して出力する画像信号を取得する調整用画像取得手段と、
   前記取得された画像信号に基づく画像に含まれるスポット光の像に基づいて、前記光電変換手段の前記基台に対する相対的な位置を検出する相対位置検出手段と、を備えた、撮像装置。

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