JP4489130B2

JP4489130B2 - 撮像装置のあおり補正方法及びあおり補正装置

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Publication number: JP4489130B2
Application number: JP2008167545A
Authority: JP
Inventors: 暁紅劉; 保宏沢田
Original assignee: Acutelogic Corp
Current assignee: Acutelogic Corp
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: JP2010011042A

Description

本発明は、光学像を撮像素子に導く撮像レンズと、光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子とを備えた撮像装置の、光軸に対する撮像素子の傾きを補正するあおり補正方法及びあおり補正装置に関する。

従来、撮像レンズを介して撮像素子（例えば、ＣＣＤ：ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅｓ、ＣＭＯＳ：ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ等）に被写体像（所謂、光学像である）を結像して光電変換し、画像信号を生成する撮像装置（例えば、デジタルカメラである）が知られている。

撮像装置では、高解像度化のニーズに伴って、撮像素子の取り付けに高精度化が要求され、光学像を導く結像系の光軸に対する撮像素子の傾きを補正するあおり補正を備えたものがある。つまり、撮像装置では、撮像面中心の焦点が合っていても、その画面周縁近傍の焦点が撮像素子の傾きに依存してずれている虞があるので、撮像装置の製造過程において、このずれを修正するためにあおり補正を行う。

例えば、撮像装置の製造工程において、オペレータが撮影された画像を見ながら合焦度を評価し、手動操作によって撮像素子の傾きを補正する。そして、この際には、一般に、あおり量の定量的な評価ができなくて、補正精度を損なったり、補正時間が必要以上にかかったりするなどの問題がある。

一方、あおり量を検出し、撮像した画像データのあおり補正を自動的に行う技術が知られている。例えば、電子カメラなどの撮像装置において、水平軸に対するカメラの傾斜角を検出する角度センサと、カメラから被写体までの距離（以下、被写体距離という）を検出する測距手段とを備え、検出された傾斜角及び被写体距離に応じ、撮像素子に結像された画像データを補正して、あおり補正を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の例として、撮影エリアを複数の領域に分割し、領域毎のフォーカス情報（所謂、合焦度を表す情報である）から撮像素子の結像面と結像系の光軸とのあおり角を検出し、検出されたあおり角に基づいて撮像素子の傾きを調整して、あおり補正する技術も知られている。

例えば、互いに直交する水平方向及び垂直方向毎のあおり角を検出し、これらのあおり角に対応付けて、水平方向に撮像素子を傾動させて水平方向のあおりを補正する水平あおり補正駆動機構と、垂直方向に撮像素子を傾動させて垂直方向のあおりを補正する垂直あおり補正駆動機構とを備えている。そして、予めＥＥＰＲＯＭに格納されたあおり補正の駆動パラメータを用いて、水平あおり補正駆動機構及び垂直あおり補正駆動機構を駆動し、あおり補正する技術が開示されている。

また、この際には、撮像素子が、垂直方向に延出する支軸を介して水平方向に沿って傾動自在に支持され、且つ、水平方向に延出する支軸を介して垂直方向に沿って傾動自在に支持されて、これらの支軸を軸に、傾動するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１４７１３８号公報特開平１１−２４２１５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたあおり補正技術は、撮像素子自体の傾きを補正すること無く、撮像素子に結像された画像データを補正して、被写体に対する光軸の傾斜角を打ち消すように画像データを補正する技術であって、結像光学系の光軸に対する撮像素子の傾斜角（あおり角）が存在したままで用いられるので、画像補正の誤差によって画像精度を損なう虞があった。また、特許文献１に記載されたあおり補正技術によれば、撮像素子の高画素化に伴って、画像補正処理における負荷（例えば、演算回路）が増大するという問題もあった。

また、特許文献２に記載されたあおり補正技術は、水平方向及び垂直方向の２軸に依存し、例えば、撮像素子のあおりの傾動中心となる支軸が水平方向又は垂直方向に一致していない場合には、水平方向あおり補正機構及び垂直方向あおり補正機構による補正動作が、あおり方向に対して的確にあおり補正の作用をせずに、補正の精度を損なったり、補正動作の繰り返しが必要になって補正に要する時間が許容範囲を超えてしまったりする虞があった。

また、特許文献２に記載されたあおり補正技術は、あおり補正の精度が、撮像素子の支持機構（互いに直交する水平方向及び垂直方向に撮像素子を支持する精度）やあおり補正駆動機構に依存するので、これらの機構部を精度良く構成するためのコストが増大して、生産性を損なう虞があった。

そこで、本発明は、撮像装置において、あおりを補正する際に、撮像素子に対する水平及び垂直方向の精密な駆動機構を必要とせず、且つ、撮像素子のあおりの傾動中心となる軸方向が水平方向又は垂直方向に一致していないときでも、この傾動中心となる支軸に制約されずに、比較的簡素な構成で高精度を得ることができるあおり補正方法及びあおり補正装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、入射光の光軸方向に沿ってスライド自在に設置されて被写体像を撮像素子に導く撮像レンズと、前記撮像レンズを前記光軸方向に沿ってスライドさせるスライド機構と、前記撮像レンズを介して結像した前記被写体像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子とを備えた撮像装置において、前記撮像素子には、前記光軸の周囲に離散的に配置された複数のあおり補正素子が接続されて、前記複数のあおり補正素子の駆動によって、前記入射光の光軸に対する前記撮像素子の結像面の傾きを補正するあおり補正方法であって、所定のチャート上に離散して配置された複数の撮像模様を撮像し、前記撮像レンズを前記スライド機構を介して前記光軸方向にスライドさせ、該スライド量に対応付けて、前記撮像素子に結像された前記複数の撮像模様の夫々毎に、前記撮像レンズの光軸方向の合焦位置を検出する合焦位置検出ステップと、前記合焦位置検出ステップで検出された前記複数の撮像模様毎の前記合焦位置のズレ量を検出するズレ量検出ステップと、前記ズレ量検出ステップで検出されたズレ量に基づいて、前記複数の撮像模様における前記合焦位置が一致するように、前記複数のあおり補正素子の駆動量を算出する駆動量算出ステップと、前記駆動量算出ステップで算出された駆動量に基づいて、前記結像面の傾きを補正する傾斜補正ステップと、を備え、前記駆動量算出ステップにおいて、前記複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、前記レスポンス行列をＲ、前記駆動量をａ、前記変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であることを特徴とする。

請求項１に記載の撮像装置のあおり補正方法によれば、撮像素子には、光軸の周囲に離散的に配置された複数のあおり補正素子が接続されて、複数のあおり補正素子の駆動によって、入射光の光軸に対する前記撮像素子の結像面の傾きを補正するあおり補正方法であって、まず、合焦位置検出ステップにおいて、所定のチャート上に離散して配置された複数の撮像模様を撮像し、撮像レンズを光軸方向にスライドさせ、スライド量に対応付けて、撮像素子に結像された複数の撮像模様の夫々毎に、撮像レンズの光軸方向の合焦位置を検出する。

次いで、ズレ量検出ステップにおいて、合焦位置検出ステップで検出された複数の撮像模様毎の合焦位置のズレ量を検出し、次いで、駆動量算出ステップにおいて、ズレ量検出ステップで検出されたズレ量に基づいて、複数の撮像模様における合焦位置が一致するように、複数のあおり補正素子の駆動量を算出し、次いで、傾斜補正ステップにおいて、駆動量算出ステップで算出された駆動量に基づいて、結像面の傾きを補正する。

これにより、請求項１に記載の撮像装置のあおり補正方法は、あおりを補正する際に、撮像素子に対する水平及び垂直方向の精密な駆動機構を必要とせず、且つ、撮像素子のあおりの傾動中心となる軸方向が水平方向又は垂直方向に一致していないときでも、この傾動中心となる軸方向に制約されず、比較的簡素な構成で高い精度を得ることができる。

また、請求項１に記載の撮像装置のあおり補正方法は、前記合焦位置検出ステップにおいて、前記撮像レンズの光軸方向のスライドに伴う焦点評価値の変化曲線を検出し、該変化曲線における焦点評価値のピーク点を通過するように、前記撮像レンズを光軸方向にスライドさせ、前記ピーク点に対応する撮像レンズの位置を合焦位置として検出することが好ましい。

また、請求項１に撮像装置のあおり補正方法は、前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、前記撮像レンズの合焦位置の基準位置を検出する基準位置検出ステップが備えられ、前記ズレ量検出ステップにおいて、前記基準位置と前記複数の撮像模様毎の前記撮像レンズの合焦位置とのズレ量を検出することが好ましい。

そして、請求項１に記載の撮像装置のあおり補正方法は、駆動量算出ステップにおいて、前記複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、前記レスポンス行列をＲ、前記駆動量をａ、前記変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であることにより、あおり補正素子毎の駆動量を得ることができる。

請求項１に記載の撮像装置のあおり補正方法は、請求項２に記載の発明のように、前記レスポンンス行列Ｒが、前記複数の撮像模様の数をＭ、前記複数のあおり補正素子の数をＮと表した際に、Ｍ行とＮ列とで構成されて、この行列を構成する成分が、前記変化量であるようにすればよい。

また、請求項１または請求項２に記載の撮像装置のあおり補正方法は、前記光軸方向及び該光軸に直交して互いに直交する２方向から成る３次元座標系を用い、前記３次元座標系において、前記合焦位置検出ステップで検出された前記複数の撮像模様の合焦位置との差分が最も小さくなる平面をあおり合焦面として検出し、次いで、所定の合焦の基準位置において光軸に直交する平面を基準合焦面とした際に、前記基準合焦面に対する前記あおり合焦面の傾きを打ち消すように、前記あおり補正素子の駆動量を生成することが好ましい。

また、請求項１または請求項２に記載の撮像装置のあおり補正方法は、前記駆動量算出ステップで検出された前記複数のあおり補正素子の駆動量をユーザーに提示する提示ステップを備えることにより、ユーザーがあおり補正素子の駆動量を容易に得ることができて利便性を向上できる。

また、請求項１または請求項２に記載の撮像装置のあおり補正方法は、前記駆動量算出ステップにおいて、前記複数のあおり補正素子の内の一つを光軸方向に係止させ、前記一つのあおり補正素子を除く他のあおり補正素子に対するあおり補正の駆動量を算出し、前記傾斜補正ステップにおいて、前記一つのあおり補正素子を除く他のあおり補正素子を駆動させて前記結像面の傾きを補正することが好ましい。これにより、撮像素子が一つのあおり補正素子によって光軸方向に係止され、容易にあおり補正を行うことができる。

また、請求項１または請求項２に記載の撮像装置のあおり補正方法は、前記傾斜補正ステップにおいて、前記複数のあおり補正素子の内の何れかを駆動させた際に、この駆動対象のあおり補正素子に対向する二つのあおり補正素子間を結ぶ直線が回転軸になるように、前記撮像素子を傾動させることにより、撮像素子を傾動可能に支持する回転軸を別途備える必要が無く、生産性を向上できる。

次に、請求項３に記載の発明は、入射光の光軸方向に沿ってスライド自在に設置されて被写体像を撮像素子に導く撮像レンズと、前記撮像レンズを前記光軸方向に沿ってスライドさせるスライド機構と、前記撮像レンズを介して結像した前記被写体像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子とを備えた撮像装置において、前記撮像素子には、前記光軸の周囲に離散的に配置された複数のあおり補正素子が接続されて、前記複数のあおり補正素子の駆動によって、前記入射光の光軸に対する前記撮像素子の結像面の傾きを補正するあおり補正装置であって、所定のチャート上に離散して配置された複数の撮像模様を撮像し、前記撮像レンズを前記スライド機構を介して前記光軸方向にスライドさせ、該スライド量に対応付けて、前記撮像素子に結像された前記複数の撮像模様の夫々毎に、前記撮像レンズの光軸方向の合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、前記合焦位置検出手段で検出された前記複数の撮像模様毎の、前記合焦位置のズレ量を検出するズレ量検出手段と、前記ズレ量検出手段で検出されたズレ量に基づいて、前記複数の撮像模様における前記合焦位置が一致するように、前記複数のあおり補正素子の駆動量を算出する駆動量算出手段と、前記駆動量算出手段で算出された駆動量に基づいて、前記結像面の傾きを補正する傾斜補正手段と、を備え、前記駆動量算出手段が、前記複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、前記レスポンス行列をＲ、前記駆動量をａ、前記変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であるように構成されていることを特徴とする。

これにより、請求項３に記載の撮像装置のあおり補正装置は、請求項１に記載の発明と同様に、あおりを補正する際に、撮像素子に対する水平及び垂直方向の精密な駆動機構を必要とせず、且つ、撮像素子のあおりの傾動中心となる軸方向が水平方向又は垂直方向に一致していないときでも、この傾動中心の軸方向に制約されず、比較的簡素な構成で高い精度を得ることができる。

また、請求項３に記載の撮像装置のあおり補正装置は、前記合焦位置検出手段が、前記撮像レンズの光軸方向のスライドに伴う焦点評価値の変化曲線を検出し、該変化曲線における焦点評価値のピーク点を通過するように、前記撮像レンズを光軸方向にスライドさせ、前記ピーク点に対応する撮像レンズの位置を合焦位置として検出することが好ましい。

また、請求項３に記載の撮像装置のあおり補正装置は、当該あおり補正装置には、前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて、前記撮像レンズの合焦位置の基準位置を検出する基準位置検出手段が備えられ、前記ズレ量検出手段が、前記基準位置と前記複数の撮像模様毎の前記撮像レンズの合焦位置とのズレ量を検出するように構成されていることが好ましい。

また、請求項３に記載の撮像装置のあおり補正装置は、前記駆動量算出手段が、前記複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、前記レスポンス行列をＲ、前記駆動量をａ、前記変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であるように構成されていることにより、あおり補正素子毎の駆動量を得ることができる。

また、請求項３に記載の撮像装置のあおり補正装置は、請求項４に記載の発明のように、前記レスポンンス行列Ｒが、前記複数の撮像模様の数をＭ、前記複数のあおり補正素子の数をＮと表した際に、Ｍ行とＮ列とで構成されて、この行列を構成する成分が、前記変化量であるように構成されていると良い。

また、請求項３または請求項４に記載の撮像装置のあおり補正装置は、当該あおり補正装置には、前記光軸方向の座標と該光軸に直交して互いに直交する２方向の座標から成る３次元座標系を構成し、前記３次元座標系において、前記合焦位置検出手段で検出された前記複数の撮像模様の合焦位置との差分が最も小となる平面をあおり合焦面として検出するあおり面検出手段が備えられ、前記撮像模駆動量算出手段が、所定の合焦の基準位置において光軸に直交する平面を基準合焦面とした際に、前記基準合焦面に対する前記あおり合焦面の傾きを打ち消すように、前記あおり補正素子の駆動量を生成することが好ましい。

また、請求項３または請求項４に記載の撮像装置のあおり補正装置は、前記駆動量算出手段で算出された前記複数のあおり補正素子の駆動量をユーザーに提示する提示手段を備えることにより、ユーザーがあおり補正素子の駆動量を容易に得ることができて利便性を向上できる。

また、請求項３または請求項４に記載の撮像装置のあおり補正装置は、前記駆動量算出手段が、前記複数のあおり補正素子の内の一つを光軸方向に係止させ、前記一つのあおり補正素子を除く他のあおり補正素子に対するあおり補正の駆動量を算出するように構成されていることにより、撮像素子が一つのあおり補正素子によって光軸方向に係止され、容易にあおり補正を行うことができる。

また、請求項３または請求項４に記載の撮像装置のあおり補正装置は、前記複数のあおり補正素子の内の何れかを駆動させた際に、この駆動対象のあおり補正素子に対向する二つのあおり補正素子間を結ぶ直線を回転軸として、前記撮像素子を傾動させるように構成されていることにより、撮像素子を傾動可能に支持する回転軸を別途備える必要が無く、生産性を向上できる。

本発明の撮像装置のあおり補正方法及びあおり補正装置は、撮像素子には光軸の周囲に離散的に配置された複数のあおり補正素子が接続され、所定のチャート上に離散して配置された複数の撮像模様を撮像してあおりの補正量を算出し、この補正量に応じて、複数のあおり補正素子を駆動させてあおりを補正することにより、あおり補正に際に、撮像素子に対する水平及び垂直方向の精密な駆動機構を必要とせず、且つ、撮像素子のあおりの傾動中心となる軸方向が水平方向又は垂直方向に一致していないときでも、この傾動中心の軸方向に制約されず、比較的簡素な構成で高い精度を得ることができる。

また、本発明の撮像装置のあおり補正方法及びあおり補正装置は、複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、レスポンス行列をＲ、駆動量をａ、変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であるように算出することにより、あおり補正素子毎の駆動量を精度良く得ることができる。

また、本発明の撮像装置のあおり補正方法及びあおり補正装置は、複数のあおり補正素子の内の何れかを駆動させた際に、この駆動対象のあおり補正素子に対向する二つのあおり補正素子間を結ぶ直線を回転軸として、撮像素子を傾動させるように構成されていることにより、撮像素子を傾動可能に支持する支軸を別途備える必要が無く、生産性を向上できる。

（第１の実施形態）
次に、本発明の撮像装置のあおり補正方法及びあおり補正装置の第１の実施形態を図面にもとづいて説明する。図１が第１の実施形態の撮像装置のあおり補正装置の構成を表したブロック図、図２が同第１の実施形態の撮像装置の構造図、図３が図２中の矢印Ｚから方向から視た撮像装置の構造図である。

また、図４が、同第１の実施形態の撮像装置のあおり補正方法の手順を表したフローチャート、図５が、図４のフローチャート中のアダプティブ行列の生成手順を表したフローチャート、図６が、同第１の実施形態におけるあおり補正の効果を説明する図であって、図５（ａ）があおり補正前の焦点評価曲線、（ｂ）があおり補正後の焦点評価曲線である。

図１に表したように、本実施形態の撮像装置のあおり補正装置１は、被写体を撮影して画像信号を出力する撮像装置１００における、入射光Ｐの光軸に対する撮像素子８の結像面の傾きを補正するように構成されている。

撮像装置１００は、光軸方向（図１中のＺ方向）に沿って、入射光を撮像装置１００内に導く前部レンズ２、撮影の際のズーム倍率に応じて光軸方向（図１中のＺ方向）にスライドするズームレンズ３、入射光の光量を調整する光量調整ユニット４、被写体像を撮像素子８に導くフォーカスレンズ５、有害な赤外線及び有害な反射光などを除去するフィルタ（赤外線除去フィルタや光学フィルタである）６、結像した光学像を光電変換して画素毎のデジタル画像信号を出力する撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサである）８、等によって構成されている。

また、撮像装置１００は、ズームレンズ３を光軸方向に移動させる駆動源としてのズームレンズ駆動部３Ｍ、光量調整ユニット４を駆動させる駆動源としての光量調整駆動部４Ｍ、フォーカスレンズ５の位置及び移動量を検出する検出部５Ｓ、フォーカスレンズ５を光軸方向に移動させる駆動源としてのフォーカスレンズ駆動部５Ｍ、等によって構成されている。

また、図２に表したように、撮像装置１００は、合成樹脂材で形成されて一体に接合されたケーシング１ａ、１ｂ、１ｃの内側に、前部レンズ２、光量調整ユニット４、フィルタ６等が固定され、ズームレンズ３、フォーカスレンズ５が支持部材３ａ、５ａを介して光軸方向にスライド自在に支持されている。

また、フィルタ６は、縁端部がケーシング１ｃと弾性体から成るフィルタスペーサ７とによって挟着され、ケーシング１ｃに支持されている。フィルタスペーサ７は、フィルタ６と撮像素子８の縁端部に弾接してフィルタ６をケーシング１ｃに保持するとともに、入射光の漏洩を防止するように構成されている。

また、フォーカスレンズ５を介して前部レンズ２の反対側に撮像素子８が配置され、撮像素子８が、第一のセンサボード９に固定されていると共に、後述のあおり補正機構を介して、ケーシング１ｃに傾動自在に支持されている。

また、撮像装置１００には、ケーシング１ａ、１ｂ、１ｃの外側に、ケーシング１ｃの光軸方向端面に固定され、撮像素子８及び第一のセンサボード９が挿通する挿通孔が形成された固定部材１２、撮像素子８から出力される画像信号を回路基板１４に中継する第二のセンサボード１１、当該撮像装置１００の動作を制御する回路が搭載された回路基板１４、等が備えられている。

また、図２に表したように、撮像素子８から出力される画像信号は、第一のセンサボード９に装着されたコネクタ１６ａと第二のセンサボード１１に接続されたコネクタ１６ｂとの接続によって、第二のセンサボード１１に導かれている。

また、第二のセンサボード１１の一端が回路基板１４に接続されて、撮像素子８から出力された画像信号が回路基板１４上の回路に接続されている。また、回路基板１４には、撮像素子８から出力される画像信号の処理や、ズームレンズ３、光量補正ユニット４、フォーカスレンズ５等の動作制御を行うための回路が構成されている。

次に、撮像装置１００には、レンズ群２、３、５を介して入射する入射光の光軸に対して撮像素子８の傾きを補正する前述のあおり補正機構が備えられている。

、
あおり補正機構は、図２、図３に表したように、第一のセンサボード９を介して撮像素子８を支持する支持部材１０と、光軸の周囲に沿って離散的に配置されて、光軸方向に沿って支持部材１０に弾接する３つの付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃと一対に備えられ、軸部が支持部材１０及び付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃを貫通し、軸部の一端が支持部材１０に係合すると共に、軸部の他端がケーシング１ｃに螺合し、螺合に伴って、光軸方向にスライドして支持部材１０を撮像素子８と一体に傾動させるあおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、によって構成されている。なお、本発明におけるあおり補正素子は、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃによってその機能が発現される。

詳しくは、板状の固定部材１２がケーシング１ｃに固定されて支持部材１０に対向する向きに配設され、光軸方向に沿って、支持部材１０が固定部材１２を介してレンズ群２、３、５の反対側に配置されると共に、付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃが固定部材１２と支持部材１０との間に配置されている。

固定部材１２には、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの軸部が羅合するねじ部が形成された羅合孔が設けられ、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃが固定部材１２を介してケーシング１ｃに羅合し、支持部材１０があおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃによって固定部材１２に支持されている。また、固定部材１２及び支持部材１０は、耐久性の優れた鋼材（例えば、ステンレスなど）を用いて形成されている。

付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの軸部の周囲に沿って巻き付けられた圧縮コイルばねであって、その一端が支持部材１０に当接すると共に他端が固定部材１２に当接するように構成されている。また、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、軸部より大きい径を有する頂部と、頂部から延出して螺旋状のネジ部が形成された軸部とからなる小ネジであって、軸部が固定部材１２に突き出して形成された座部１２ａに螺合している。

また、支持部材１０には、座部１２ａに対向し、固定部材１２の反対側に凹となる凹部が形成され、この凹部内に付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及びあおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃが装着されている。

また、図３に表したように、複数の付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及びあおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃが、三角形の頂点を構成する位置に備えられ、夫々、等間隔で配置されている。つまり、付勢部材１４ａ及びあおり補正素子１３ａと付勢部材１４ｂ及びあおり補正素子１３ｂの距離、付勢部材１４ｂ及びあおり補正素子１３ｂと付勢部材１４ｃ及びあおり補正素子１３ｃの距離、付勢部材１４ａ及びあおり補正素子１３ａと付勢部材１４ｃ及びあおり補正素子１３ｃの距離等が等しくなるように配置されている。また、この際、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ及び付勢部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、光軸を中心とする同心円上に配置されていることが好ましい。

また、図３に表したように、ケーシング１ｃの端面から、光軸方向に２本の位置決めピン１８ａ、１８ｂが突出し、固定部材１２、支持部材１０等には、この位置決めピンに緩やかに嵌合する貫通孔が形成されている。そして、位置決めピン１８ａ、１８ｂを介して、固定部材１２、支持部材１０が位置決めされている。

そして、本実施例のあおり補正機構は、あおり補正素子１３ａを時計周りに回転すると、付勢部材１４ａの付勢力に抗してあおり補正素子１３ｂ、１３ｃを支点に、支持部材１０が固定部材１２に近づくように傾動し、一方、あおり補正素子１３ａを反時計周りに回転すると、あおり補正素子１３ｂ、１３ｃを支点に、支持部材１０が固定部材１２から離間するように傾動する。

また、あおり補正素子１３ｂを時計周りに回転すると、あおり補正素子１３ａ、１３ｃを支点に、付勢部材１４ｂの付勢力に抗して支持部材１０が固定部材１２に近づくように傾動し、一方、あおり補正素子１３ｂを反時計周りに回転すると、あおり補正素子１３ａ、１３ｃを支点に、支持部材１０が固定部材１２から離間するように傾動する。

また、あおり補正素子１３ｃを時計周りに回転すると、あおり補正素子１３ａ、１３ｂを支点に、付勢部材１４ｃの付勢力に抗して支持部材１０が固定部材１２に近づくように傾動し、一方、あおり補正素子１３ｃを反時計周りに回転すると、あおり補正素子１３ａ、１３ｂを支点に、支持部材１０が固定部材１２から離間するように傾動する。

次に、図１に表したように、あおりを補正する際には、チャートＣＨを撮影し、撮像装置１００から出力されたデジタル画像信号に基づいて、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの回転量（所謂、本発明の駆動量である）が、あおり補正装置１によって算出される。また、この際、チャートＣＨには、光学中心に対応する位置に撮像模様ＴＰ０が配置されていると共に、その周辺に複数の撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４が離散して配置されている。

あおり補正装置１は、撮像装置１００から出力されたデジタル画像信号を画素のアドレスに対応付けて記憶するフィールドメモリ２１、フィールドメモリ２１に記憶されたデジタル画像信号に基づいて、撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４の夫々毎に、フォーカスレンズ５の光軸方向のスライド量に対応付けて合焦度の評価値を検出するフォーカス検出手段２２、フォーカス検出手段２２の検出結果に基づいて、合焦の基準位置（本実施例では、撮像模様ＴＰ０の合焦位置に対応するフオーカスレンズ５の位置を合焦の基準位置とする）に対する撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の合焦位置のズレ量を算出するズレ量算出手段２５、ズレ量算出手段２５の算出結果に基づいてあおり補正の要否を判定するあおり補正要否判定手段２６、等を備えている。

また、あおり補正装置１は、あおり補正要否判定手段２６のあおり補正必要の判定信号に基づいて、合焦位置のズレ量を補正するあおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの駆動量のパラメータを生成するパラメータ生成手段２７、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの駆動量を算出する駆動量算出手段３０、駆動量算出手段３０で算出されたあおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの駆動量を所定の表示器に表示する駆動量提示手段３１、当該あおり補正装置１における演算結果を一時的に記憶するバッファ３４、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、等を備え、ＣＰＵ３２がＲＯＭ３３に格納された制御プログラムに従って、あおり補正装置１及び撮像装置１００の各処理を実行する。

フォーカス検出手段２２は、図６（ａ）に表したように、フォーカスレンズ５のスライド（光軸方向の位置）毎に、撮影された撮像模様のＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）を計測して、所定の空間周波数のＭＴＦを焦点評価値として検出する（つまり、フォーカスレンズ５の移動に伴うＭＴＦの変化を計測してコントラストの指標を検出している）。図６（ａ）において、ＴＰ０〜ＴＰ４が、フォーカスレンズ（所謂、本発明の撮像レンズである）５の光軸方向のスライドに伴う焦点評価値の変化曲線であって、夫々の記号がチャートＣＨの撮像模様の記号に対応している。

そして、フォーカス検出手段２２は、合焦基準位置検出手段２３において、撮像模様ＴＰ０の画像データに基づいて撮像模様ＴＰ０の焦点評価値のピーク点となるフォーカスレンズ５の位置を合焦基準位置（図６（ａ）中のＴＰ０のフォーカスポジションＰ_０である）として検出すると共に、合焦位置検出手段２４において、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の画像データに基づいて、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の夫々毎に、焦点評価値のピーク点となるフォーカスレンズ５の位置（所謂、合焦位置である）を検出するように構成されている。

また、この際、変化曲線における焦点評価値のピーク点を通過するように、フォーカスレンズ５を光軸方向にスライドさせ、ピーク点に対応するフォーカスレンズ５の位置を合焦位置として検出する。なお、本発明における合焦位置検出手段の機能がフォーカス検出手段２２によって発現される。

次に、ズレ量算出手段２５は、（式１）に表したように、合焦基準位置Ｐ_０に対する撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の合焦位置のズレ量を算出する。以下、合焦基準位置Ｐ_０に対する撮像模様Ｐ１の合焦位置のズレ量をｂ_１、合焦基準位置Ｐ_０に対する撮像模様Ｐ_２の合焦位置のズレ量をｂ_２、合焦基準位置Ｐ_０に対する撮像模様ＴＰ３の合焦位置のズレ量をｂ_３、合焦基準位置Ｐ_０に対する撮像模様ＴＰ４の合焦位置のズレ量をｂ_４として表す。（式１）において、Ｐ_０が撮像模様ＴＰ０の合焦位置、Ｐ_１が撮像模様ＴＰ１の合焦位置、Ｐ_２が撮像模様ＴＰ２の合焦位置、Ｐ_３が撮像模様ＴＰ３の合焦位置、Ｐ_４が撮像模様ＴＰ４の合焦位置を表している。なお、本発明におけるズレ量検出手段の機能は、ズレ量算出手段２５によって発現される。

次に、補正要否判定手段２６は、ズレ量ｂ_１〜ｂ_４の夫々を、所定の閾値に対して比較し、閾値の範囲以内である場合には、撮像素子８のあおり量が許容範囲であるとみなしてあおり補正不要と判定し、一方、閾値を超えている場合には、撮像素子８のあおり補正必要と判定する。そして、補正要否判定手段２６は、あおり補正不要の場合には、その判定結果を表す信号を駆動量提示手段３１に送信し、あおり補正必要の場合には、その判定結果を表す信号を駆動量算出手段３０に送信する。

次に、パラメータ生成手段２７は、あおり補正素子１３ａ〜１３ｃ毎の駆動量に対する合焦位置の変化量を生成するレスポンス行列生成手段２８と、レスポンス行列生成手段２８で生成されたレスポンス行列の逆行列を生成するアダプティブ行列生成手段２９とによって構成されている。

詳しくは、（式２）に表したように、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４に対応するフォーカスレンズ５の合焦位置の変化量を行列要素のｉ、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃに対応を行列要素のｊと表す。そして、撮像模様に対応付けた測定箇所の総数をＭ、あおり補正素子の数をＮとして表した際に、Ｍ×Ｎの行列要素に、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの所定の回転駆動量（例えば、１回転＝３６０ｄｅｇｒｅｅである）に対応つけた各撮像模様毎の合焦位置の変化量ｒ_ｉｊを配置し、レスポンス行列Ｒを生成する。

（式２）において、あおり補正素子１３ａを所定量駆動させた際に、撮像模様ＴＰ１の合焦位置の変化量をｒ_１１に代入し、撮像模様ＴＰ２の合焦位置の変化量をｒ_２１に代入し、撮像模様ＴＰ３の合焦位置の変化量をｒ_３１に代入し、撮像模様ＴＰ４の合焦位置の変化量をｒ_４１に代入する。また、あおり補正素子１３ｂを駆動させた際に、撮像模様ＴＰ１の合焦位置の変化量をｒ_１２に代入し、撮像模様ＴＰ２の合焦位置の変化量をｒ_２２に代入し、撮像模様ＴＰ３の合焦位置の変化量をｒ_３２に代入し、撮像模様ＴＰ４の合焦位置の変化量をｒ_４２に代入する。また、あおり補正素子１３ｃを駆動させた際に、撮像模様ＴＰ１の合焦位置の変化量をｒ_１３に代入し、撮像模様ＴＰ２の合焦位置の変化量をｒ_２３に代入し、撮像模様ＴＰ３の合焦位置の変化量をｒ_３３に代入し、撮像模様ＴＰ４の合焦位置の変化量をｒ_４３に代入する。

次に、アダプティブ行列生成手段２９は、（式３）に表したように、レスポンス行列生成手段２８で生成されたレスポンス行列の逆行列（Ａ＝Ｒ^−１であって、以下、アダプテフィブ行列ともいう）を生成する。

次に、駆動量算出手段３０は、アダプティブ行列生成手段２９で生成されたレスポンス行列の逆行列（Ａ＝Ｒ^−１）とズレ量算出手段で算出された合焦点位置のズレ量ｂ_１、ｂ_２、ｂ_３、ｂ_４を用いて、あおり補正の駆動量を算出する。この際、あおり補正素子１３ａの駆動量をａ_１、あおり補正素子１３ｂの駆動量をａ_２、あおり補正素子１３ｃの駆動量をａ_３と表すと、（式４）に基づいて、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ毎の駆動量を算出する。なお、本発明における駆動量算出手段の機能は、駆動量算出手段３０によって発現される。

次に、ＣＰＵ３２は、駆動量算出手段３０の算出結果を駆動量提示手段３１に送信する。また、ＣＰＵ３２は、ユーザーからの指令信号に応じて、図示されない駆動源を介して、あおり補正素子１３ａ〜１３ｃに所定量の回転を与え、撮像素子８のあおりを補正する。なお、本発明における傾斜補正手段の機能がＣＰＵ３２によって発現される。

次に、図４、図５を用いて、本実施形態におけるあおり補正方法の手順を説明する。この、この手順は、ＣＰＵ３２がＲＯＭ３３に格納されたプログラムにもとづいて、各機能部に指令信号を与えて実行する。また、図４、図５におけるＳはステップを表している。

まず、この手順は、ユーザーによってあおり補正装置１に起動信号が入力された際にスタートし、バッファ３４に記憶されている以前の演算結果を消去して初期化すると共に、その後、Ｓ１００に移る。

次いで、Ｓ１００において、合焦基準位置検出手段２３を用いて、フォーカスレンズ５を光軸方向にスライドさせながら撮像模様ＴＰ０に対応する合焦評価値（ＭＴＦ）を測定し、合焦評価値がピークとなるフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_０）を合焦基準位置として検出し、その後、Ｓ２００に移る。

次いで、Ｓ２００において、合焦位置検出手段２４を用いて、フォーカスレンズ５を光軸方向にスライドさせながら、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の夫々毎に、フォーカスレンズ５のスライド量に対応する合焦評価値を測定して（所謂、合焦評価値曲線を測定する）、これを記録すると共に、合焦評価値のピークになるフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_１〜Ｐ_４）を合焦位置として検出する。なお、本発明における合焦位置検出ステップは、Ｓ１００及びＳ２００に相当する。

次いで、Ｓ３００において、ズレ量算出手段２５を用いて、合焦基準位置（Ｐ_０）に対する撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４が合焦するフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_１〜Ｐ_４）とのズレ量（ｂ_１〜ｂ_４）を算出し、その後、Ｓ４００に移る。なお、本発明におけるズレ量検出ステップは、Ｓ３００に相当する。

次いで、Ｓ４００において、補正要否判定手段２６を用いて、ズレ量（ｂ_１〜ｂ_４）を所定の閾値と比較してあおり補正の要否を判定し、ズレ量が閾値以下である場合には補正不要としＳ７００に移り、Ｓ７００において、駆動量提示手段３１を用いて補正終了の指示信号を提示し、あおり補正処理の手順を終了する。一方、Ｓ４００において、ズレ量が閾値より大きい場合にはあおり補正必要としＳ５００に移る。

次いで、Ｓ５００において、駆動量算出手段３０を用いて、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃのあおり補正の駆動量ａ_１、ａ_２、ａ_３を算出し、その後、ユーザーからの指令信号に応じて、Ｓ６００又はＳ７００に移る。Ｓ７００では、Ｓ５００で算出され駆動量ａ_１、ａ_２、ａ_３を、駆動量提示手段３１を用いてユーザーに提示する。なお、本発明の駆動量算出ステップがＳ５００に相当する。

あおり補正の駆動量ａ_１、ａ_２、ａ_３は、図５のＳ５１０〜Ｓ５６０の手順で生成されるアダプティブ行列Ａを用いて算出される。

まず、図５のＳ５１０において、Ｓ１００と同じように合焦基準位置Ｐ_０を検出し、次いで、Ｓ５２０において、Ｓ２００と同じように撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４が合焦するフォーカスレンズ５の位置（合焦位置Ｐ１〜Ｐ４）を検出し、その後、Ｓ５３０に移る。

次いで、Ｓ５３０において、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの夫々に所定の駆動量（例えば、１回転）を加え、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４毎に合焦位置の変化量（ｂ）を検出し、その後、Ｓ５５０に移る。

次いで、Ｓ５５０において、レスポンス行列生成手段２８を用いて、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ毎の駆動量に対する合焦位置の変化量を構成要素とするレスポンス行列Ｒを生成し、その後、Ｓ５６０に移る。

次いで、Ｓ５６０において、アダプティブ行列生成手段２８を用いて、レスポンス行列の逆行列（Ａ＝Ｒ^−１）を生成する。

次いで、Ｓ６００において、Ｓ５００で算出されたあおり補正の駆動量ａ_１、ａ_２、ａ_３に基づいて、あおり補正素子１３ａを駆動量ａ_１だけ駆動させ、あおり補正素子１３ｂを駆動量ａ_２だけ駆動させ、あおり補正素子１３ｃを駆動量ａ_３だけ駆動させ、その後、Ｓ２００に移り、Ｓ４００でズレ量ｂが敷値より小さくなって補正不要（Ｎｏ）と判定されるまで、Ｓ２００〜Ｓ６００を繰り返し、Ｓ４００で補正不要（Ｎｏ）と判定された場合にＳ７００に移って、Ｓ７００において、あおり補正終了の信号を提示し、その後、本あおり補正の手順を終了する。なお、本発明における傾斜補正ステップは、Ｓ６００に相当する。

なお、Ｓ２００〜Ｓ６００を繰り返す場合には、必ずしもＳ５１０〜Ｓ５６０を繰り返す必要はなく、１回目の処理手順で生成されたアダプティブ行列を繰り返して用いてもよい。また、Ｓ２００〜Ｓ６００の前にＳ５１０〜Ｓ５６０を実施し、予めアダプティブ行列を備えてもよい。

次に、第１の実施形態のあおり補正方法及びあおり補正装置１は、図６に表したように、当該発明の発明者によって、あおり補正の効果が検証されている。図６において、（ａ）があおり補正の前に得られた合焦評価曲線であって、（ｂ）があおり補正後に得られた合焦評価曲線である。あおり補正前には、図６（ａ）に表したように、各撮像模様の合焦位置（Ｐ_０〜Ｐ_４）にズレが発生し、あおり補正後には、図６（ｂ）に表したように、ズレが補正されていることが判る。そして、これにより、撮像素子８の光軸に対するあおりが補正されていることが判る。

以上のように、第１の実施形態のあおり補正方法及びあおり補正装置１は、複数の撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４におけるフォーカスレンズ５の合焦位置（Ｐ_０〜Ｐ_４）が一致するように、あおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃの駆動量を算出することにより、あおり補正の際に、撮像素子８に対する水平及び垂直方向の精密な駆動機構を必要とせず、且つ、撮像素子のあおりの回動中心が水平方向又は垂直方向に一致していないときでも、この傾動中心に制約されず、比較的簡素な構成で高い精度を得ることができる。

また、第１の実施形態のあおり補正方法及びあおり補正装置１は、複数のあおり補正素子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ毎の駆動量に対する合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列Ｒを生成し、レスポンス行列をＲ、駆動量をａ、変化量をｂと表した際に、駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であるように算出することにより、あおり補正の駆動量を精度良く得ることができる。

また、第１の実施形態のあおり補正方法及びあおり補正装置１は、複数のあおり補正素子の内の何れか（例えば、あおり補正素子１３ａ）を駆動させた際に、この駆動対象のあおり補正素子（１３ａ）に対向する二つのあおり補正素子（あおり補正素子１３ｂと１３ｃ）間を結ぶ直線を回転軸として、撮像素子８を傾動させてあおり補正ができるので、撮像素子８を傾動可能に支持する回転軸を別途備える必要が無く、生産性を向上できる。

（第２の実施形態）
次に、図７〜図９を用いて、本発明の第２の実施形態を説明する。図７が第２の実施形態の撮像装置のあおり補正装置の構成を表したブロック、図８（ａ）が、同第２の実施形態におけるあおり素子の配置図、図８（ｂ）が同実施形態におけるテストチャートＣＨの合焦評価の位置を表す図である。また、図９は、同第２の実施形態の撮像装置のあおり補正方法の手順を表したフローチャートである。

なお、第２の実施形態における撮像装置のあおり補正方法及びあおり補正装置は、基本的に第１の実施形態と同じ構成なので、第１の実施形態と共通する構成要素には同一の記号を付与して詳細な説明を省き、特徴となる点を以下に説明する。

図７に表したように、第２の実施形態のあおり補正装置１Ａは、第１の実施形態のパラメータ生成手段２７に代えて、フォーカス検出手段２２で算出された複数の撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４の合焦位置との差分が最も小さくなる平面をあおり合焦面として算出するあおり面算出手段３５を備えている。また、第２の実施形態のあおり補正装置１Ａは、第１の実施形態の駆動量算出手段３０に代えて、あおり面算出手段３５で算出結果に基づいてあおり合焦面の傾きを打ち消すように、あおり補正素子（図７（ａ）中の符号１３ｄ、１３ｅ、１３ｆである）の駆動量を生成する駆動量算出手段３０Ａを備えている。

また、図８に表したように、第２の実施形態では、光学中心に配置されたあおり補正素子１３ｄと、あおり補正素子１３ｄを基点として互いに直交するｘ軸及びｙ軸上に配置されたあおり補正素子１３ｅ、１３ｆ等が撮像素子８に接続されている。この際、ｘ軸及びｙ軸は光軸方向Ｚに直交している。

また、本第２の実施形態では、あおり補正素子１３ｄが、合焦基準位置検出手段２３で検出された合焦基準位置において光軸方向に係止され、あおり補正素子１３ｄを支点としてあおり補正素子１３ｅ、１３ｆを駆動し、あおり補正を行うものとする。

あおり面算出手段３５は、図８（ｂ）に表したように、ｘｙ座標系に撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４に対応付けた添え字ｉを付与してチャートＣＨにおける合焦評価の測定箇所を表して、フォーカス検出手段２２で検出された撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の合焦基準位置（本実施例では、ＴＰ０の合焦位置とする）に対する光軸方向のズレ量ｂを用い、ｘｙ座標と光軸方向のズレ量ｂとからなる（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｂ_ｉ）の３次元座標を生成する。

そして、あおり面算出手段３５は、ｂ＝μ_１ｘ＋μ_２ｙ＋μ_３として、（式５）で表したように、撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４に対応するすべての測定ポイントの（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｂ_ｉ）座標に対して、誤差χ_２が細小となる面をあおり合焦面Ｚとして算出する。

また、前述のμ_１、μ_２、μ_３は、（式６）を用いて算出する。
また、(式６)中の行列Ｘ^＋は、Ｘ^＋＝（Ｘ^ＴＸ）^−１Ｘ^Ｔで定義される、行列Ｘの一般化逆行列であって、（式７）に表した行列Ｘから生成する。また、ここでＸ^Ｔは行列Ｘの行と列を置き換えた転置行列である。また、（式７）中において、ｘ _１〜ｘ _４、ｙ _１〜ｙ _４は、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４に対応する合焦評価の測定点の座標に対応する。

一方、（式６）に表したベクターｖは、（式８）に表したように、生成する。
（式８）において、γは、撮像素子を光軸方向に沿って所定量αだけ移動させる際にあのあおり補正素子の駆動量Βに基づいて、γ＝α／Βの演算式で算出する。また、（式８）において、ｂ_１〜ｂ_Ｍは、フォーカスレンズ５の合焦基準位置Ｐ_０に対する撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４に対応するフォーカスレンズ５の合焦位置Ｐ_１〜Ｐ_４のズレ量である。

次に、駆動量算出手段３０Ａは、次式を用い、合焦基準位置Ｐ_０において光軸に直交する平面を理想の合焦平面Ｚ_０と表した際に、μ_１、μ_２、μ_３で定めた合焦平面Ｚと理想の合焦平面Ｚ_０との差分（Ｚ_０−Ｚ）を、あおり補正素子１３ｅ、１３ｆの駆動量ａ_ｊとして算出する。この際、ｘ´_ｊ及びｙ´_ｊはあおり補正素子１３ｅ、１３ｆ毎の座標であって、予め確認されている。そして、あおり素子１３ｅ、１３ｆの夫々毎に、それらの座標に対応付けて駆動量ａ _ｊを算出する。
ａ_ｊ＝μ_１ｘ´_ｊ+μ_２y´_ｊ+μ_３

つぎに、図９を用いて、第２の実施形態におけるあおり補正方法の手順を説明する。この、この手順は、ＣＰＵ３２がＲＯＭ３３に格納されたプログラムにもとづいて、各機能部に指令信号を与えて実行する。また、図９におけるＳはステップを表している。

まず、この手順は、ユーザーによってあおり補正装置１Ａに起動信号が入力された際にスタートし、バッファに３４に記憶されている以前の演算結果を消去して初期化すると共に、その後、Ｓ１００に移る。

次いで、Ｓ１００において、合焦基準位置検出手段２３を用いて、フォーカスレンズ５を光軸方向にスライドさせながら撮像模様ＴＰ０の合焦評価値（ＭＴＦ）を測定し、合焦評価値のピークとなるフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_０）を基準位置として検出し、その後、Ｓ２００に移る。

次いで、Ｓ２００において、合焦位置検出手段２４を用いて、フォーカスレンズ５を光軸方向にスライドさせながら、撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４の夫々毎に、フォーカスレンズ５のスライド量に対応する合焦評価値を測定して（所謂、合焦評価値曲線を測定する）、これを記録すると共に、合焦評価値のピークになるフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_１〜Ｐ_４）を合焦位置として検出する。

次いで、Ｓ３００において、ズレ量算出手段２５を用いて、合焦基準位置（Ｐ_０）に対する撮像模様ＴＰ１〜ＴＰ４が合焦するフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_１〜Ｐ_４）とのズレ量（ｂ_１〜ｂ_４）を算出し、その後、Ｓ４００に移る。

次いで、Ｓ４００において、補正要否判定手段２６を用いて、ズレ量（ｂ_１〜ｂ_４）を所定の閾値と比較してあおり補正の要否を判定し、ズレ量が閾値以下である場合には補正不要としＳ７００に移り、Ｓ７００において、駆動量提示手段３１を用いて補正終了の指示信号を提示し、あおり補正処理の手順を終了する。一方、Ｓ４００において、ズレ量が閾値より大きい場合にはあおり補正必要としＳ４１０に移る。

次いで、Ｓ４１０において、あおり面算出手段３５を用いて、（式６）〜（式８）によりあおり合焦面Ｚを算出し、その後、Ｓ４２０に移る。

次いで、Ｓ４２０において、あおり補正素子の座標と、あおり補正素子の駆動量に応じた撮像素子８の光軸方向への移動量γとを取得し、その後、Ｓ５０１に移る。

次いで、Ｓ５０１において、駆動量算出手段３０Ａを用いて、各あおり補正素子１３ｅ、１３ｆの駆動量（ａ_ｊ＝μ_１ｘ´_ｊ+μ_２y´_ｊ+μ_３）を算出し、その後、Ｓ６０１に移る。

次いで、Ｓ６０１において、ＣＰＵ３２が、図示しない駆動源を用いて、駆動量算出手段３０Ａで算出された駆動量の分だけあおり補正素子１３ｅ、１３ｆを回転駆動させ、撮像素子８を傾動させ、その後、Ｓ６０２に移る。この際、撮像素子８があおり補正素子１３ｄによって光軸方向の係止されており、あおり補正素子１３ｅを回転駆動する際には、撮像素子８があおり補正素子１３ｄとあおり補正素子１３ｆを結ぶ直線を軸に傾動し、あおり補正素子１３ｆを回転駆動する際には、撮像素子８があおり補正素子１３ｄとあおり補正素子１３ｅを結ぶ直線を軸に傾動する。

次いで、Ｓ６０２において、合焦位置検出手段２４を用いて、フォーカスレンズ５を光軸方向にスライドさせながら、チャートＣＨの撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４に対応つけられた測定点の夫々毎に、フォーカスレンズ５のスライド量に対応する合焦評価値を測定して（所謂、合焦評価値曲線を測定する）、これを記録すると共に、合焦評価値のピークになるフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_０〜Ｐ_４）を合焦位置として検出し、その後、Ｓ６０３に移る。

次いで、Ｓ６０３において、Ｓ６０２に検出された各合焦位置（Ｐ_０〜Ｐ_４）の夫々のズレ量（差分）を所定の閾値と比較し、ズレ量が閾値以下である場合には補正不要としＳ７００に移り、Ｓ７００において、駆動量提示手段３１を用いて補正終了の指示信号を提示し、あおり補正処理の手順を終了する。一方、Ｓ６０３において、ズレ量が閾値より大きい場合にはあおり補正必要としＳ４１０に移り、Ｓ４１０からＳ６０３を繰り返す。

以上のように、第２の実施形態のあおり補正方法及びあおり補正装置１Ａは、光軸方向の座標と光軸に直交して互いに直交する２方向の座標から成る３次元座標系を構成し、３次元座標系において、あおり面検出手段を用いて、合焦位置検出手段２４で検出された複数の撮像模様の合焦位置との差分が最も小となる平面をあおり合焦面として検出し、駆動量算出手段を用いて、光軸に直交する基準合焦面Ｚ_０に対するあおり合焦面Ｚの傾きを打ち消すように、あおり補正素子１３ｅ、１３ｆの駆動量を生成することにより、あおりを補正する際に、撮像素子８に対する水平及び垂直方向の精密な駆動機構を必要とせず、且つ、撮像素子８のあおりの回動中心となる軸方向が水平方向又は垂直方向に一致していないときでも、この傾動中心となる軸方向に制約されず、比較的簡素な構成で高い精度を得ることができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、種各の態様を取ることができる。

例えば、第１、第２の実施形態において、合焦基準位置を撮像模様ＴＰ０の測定点が合焦するフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_０）としたが、これに代えて、合焦基準位置を撮像模様（ＴＰ０〜ＴＰ０）が合焦するフォーカスレンズ５の位置（Ｐ_０〜Ｐ_４）の平均位置としてもよい。

また、第１、第２の実施形態において、チャートＣＨにおける合焦点評価位置（撮像模様ＴＰ０〜ＴＰ４に対応付けた測定箇所）は、５箇所に限定されるものでなく、さらに増やすことによってあおり補正の精度を向上できる。

また、第２の実施形態において、あおり補正素子（１３ｄ〜１３ｆ）の配置は、３箇所に限定されるものでなく、必要に応じて、ｘｙ軸上に追加してもよい。

本発明の第１の実施形態の撮像装置のあおり補正装置の構成を表したブロック図である。同第１の実施形態の撮像装置の構造図である。図２中の矢印Ｚから方向から視た撮像装置の構造図である。同第１の実施形態の撮像装置のあおり補正方法の手順を表したフローチャートである。図４のフローチャート中のアダプティブ行列の生成手順を表したフローチャートである。同第１の実施形態におけるあおり補正の効果を説明する図であって、図６（ａ）があおり補正前の焦点評価曲線、図６（ｂ）があおり補正後の焦点評価曲線である。本発明の第２の実施形態の撮像装置のあおり補正装置の構成を表したブロックである。同第２の実施形態におけるあおり補正素子及びテストチャートの説明図であって、図８（ａ）があおり補正素子の配置図、図８（ｂ）がテストチャートＣＨの合焦評価の位置を表す図である。同第２の実施形態の撮像装置のあおり補正方法の手順を表したフローチャートである。

符号の説明

１，１Ａ…あおり補正装置、１ａ，１ｂ，１ｃ…ケーシング、２…前部レンズ、３…ズームレンズ、３ａ…支持部材、３Ｍ…ズームレンズ駆動部、４…光量調節ユニット、４Ｍ…光量調整駆動部、５…フォーカスレンズ、５ａ…支持部材、５Ｍ…フォーカスレンズ駆動部、５Ｓ…検出部、６…フィルタ、７…フィルタスペーサ、８…撮像素子、９…第一のセンサボード、１０…支持部材、１１…第二のセンサボード、１２…固定部材、１２ａ…座部、１３ａ〜１３ｆ…あおり補正素子（小ねじ）、１４…回路基板、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…付勢部材（圧縮コイルばね）、１６ａ，１６ｂ…コネクタ、１８ａ，１８ｂ…位置決めピン、２１…フィールドメモリ、２２…フォーカス検出手段、２３…合焦基準位置検出手段、２４…合焦位置検出手段、２５…ズレ量算出手段、２６…補正要否判定手段、２７…パラメータ生成手段、２８…レスポンス行列生成手段、２９…アダプティブ行列生成手段、３０，３０Ａ…駆動量算出手段、３１…駆動量提示手段、３２…ＣＰＵ、３３…ＲＯＭ、３４…バッファ、３５…あおり面算出手段、１００…撮像装置。

Claims

入射光の光軸方向に沿ってスライド自在に設置されて被写体像を撮像素子に導く撮像レンズと、前記撮像レンズを前記光軸方向に沿ってスライドさせるスライド機構と、前記撮像レンズを介して結像した前記被写体像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子には、前記光軸の周囲に離散的に配置された複数のあおり補正素子が接続されて、前記複数のあおり補正素子の駆動によって、前記入射光の光軸に対する前記撮像素子の結像面の傾きを補正するあおり補正方法であって、
所定のチャート上に離散して配置された複数の撮像模様を撮像し、
前記撮像レンズを前記スライド機構を介して前記光軸方向にスライドさせ、該スライド量に対応付けて、前記撮像素子に結像された前記複数の撮像模様の夫々毎に、前記撮像レンズの光軸方向の合焦位置を検出する合焦位置検出ステップと、
前記合焦位置検出ステップで検出された前記複数の撮像模様毎の前記合焦位置のズレ量を検出するズレ量検出ステップと、
前記ズレ量検出ステップで検出されたズレ量に基づいて、前記複数の撮像模様における前記合焦位置が一致するように、前記複数のあおり補正素子の駆動量を算出する駆動量算出ステップと、
前記駆動量算出ステップで算出された駆動量に基づいて、前記結像面の傾きを補正する傾斜補正ステップと、
を備え、
前記駆動量算出ステップにおいて、
前記複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、
前記レスポンス行列をＲ、前記駆動量をａ、前記変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解である、
ことを特徴とする撮像装置のあおり補正方法。
前記レスポンンス行列Ｒが、前記複数の撮像模様の数をＭ、前記複数のあおり補正素子の数をＮと表した際に、Ｍ行とＮ列とで構成されて、この行列を構成する成分が、前記変化量である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置のあおり補正方法。
入射光の光軸方向に沿ってスライド自在に設置されて被写体像を撮像素子に導く撮像レンズと、前記撮像レンズを前記光軸方向に沿ってスライドさせるスライド機構と、前記撮像レンズを介して結像した前記被写体像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子には、前記光軸の周囲に離散的に配置された複数のあおり補正素子が接続されて、前記複数のあおり補正素子の駆動によって、前記入射光の光軸に対する前記撮像素子の結像面の傾きを補正するあおり補正装置であって、
所定のチャート上に離散して配置された複数の撮像模様を撮像し、
前記撮像レンズを前記スライド機構を介して前記光軸方向にスライドさせ、該スライド量に対応付けて、前記撮像素子に結像された前記複数の撮像模様の夫々毎に、前記撮像レンズの光軸方向の合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、
前記合焦位置検出手段で検出された前記複数の撮像模様毎の前記合焦位置のズレ量を検出するズレ量検出手段と、
前記ズレ量検出手段で検出されたズレ量に基づいて、前記複数の撮像模様における前記合焦位置が一致するように、前記複数のあおり補正素子の駆動量を算出する駆動量算出手段と、
前記駆動量算出手段で算出された駆動量に基づいて、前記結像面の傾きを補正する傾斜補正手段と、
を備え、
前記駆動量算出手段が、
前記複数のあおり補正素子毎の駆動量に対する前記合焦位置の変化量によって構成されるレスポンス行列を生成し、
前記レスポンス行列をＲ、前記駆動量をａ、前記変化量をｂと表した際に、前記駆動量ａがＲａ＝ｂからなる方程式の解であるように構成されている、
ことを特徴とする撮像装置のあおり補正装置。
前記レスポンンス行列Ｒが、前記複数の撮像模様の数をＭ、前記複数のあおり補正素子の数をＮと表した際に、Ｍ行とＮ列とで構成されて、この行列を構成する成分が、前記変化量であるように構成されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置のあおり補正装置。