JP6932039B2 - 振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体像の像振れを、カメラを備えた可動モジュールを動かして補正する振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価する振れ補正特性評価装置に関する。

従来、この種の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置としては、例えば、特許文献１に開示された振れ補正カメラの検査装置がある。この振れ補正カメラの検査装置は、カメラ側部分、通信工具側部分、および加振台部分から構成される。カメラ側部分は、撮影光学系と、ＣＰＵと、Ｘ，Ｙ軸レンズ位置検出回路，Ｘ，Ｙ軸駆動モータ回路，およびヨー，ピッチ角速度検出回路等とから構成される。撮影光学系を構成する複数の撮影レンズのうちの１つは、手振れによる像振れを補正する防振レンズとして機能する。この振れ補正カメラの検査装置は、加振台によりぶれ補正カメラに所定の振動を与えて振れ補正機能の動作をチェックし、振れ補正機能が正常であるか否かを判断する。

しかし、特許文献１に開示された振れ補正カメラの検査装置は、像振れを防振レンズによって補正する振れ補正カメラを検査するものである。図１（ａ）に概念的に示すような、固定体１に可動自在に収容される可動モジュール２を、同図（ｂ），（ｃ）に示すように像振れを相殺する方向に動かして、像振れを補正する振れ補正機能付き光学機器３の検査装置とは異なる。従来、この種の振れ補正機能付き光学機器３の検査装置では、可動モジュール２を動かす振れ補正駆動機構に対する駆動信号と、この駆動信号による可動モジュール２の振れ角との関係を可動部角度特性として測定して、振れ補正機能が正常であるか否かを判断している。

可動部角度特性の測定には、一般的に、図２（ａ）に示すようにレーザーオートコリメータ４が用いられるが、可動モジュール２の可動角度範囲が大きいとレーザーオートコリメータ４の測定可能範囲を越えてしまい、光学機器３の可動部角度特性を測定することができない。このため、被検査体となる振れ補正機能付き光学機器３をゴニオステージ５に載置して、振れ補正機能付き光学機器３の検査装置６が構成されている。レーザーオートコリメータ４では±２．５deg.の傾きしか得られないが、ゴニオステージ５を同図（ｂ）に示すように傾け、振れ補正機能付き光学機器３の製品全体を傾けながら、可動モジュール２を駆動して測定することで、必要な傾き、例えば、約±１０deg.の傾きでの、可動部角度特性を測定することができる。

特開平０７−２６１２２９号公報

しかしながら、上記従来の振れ補正機能付き光学機器３の検査装置６は、レーザーオートコリメータ４から出射されるレーザ光の反射光を利用するので、被検査体の表面に反射率９０％以上の鏡面を設ける必要がある。このため、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行う必要がある。

また、製品台にゴニオステージ５を搭載し、製品全体を傾けて測定する必要があるので、検査装置６は高価なものとなってしまう。さらに、可動部角度特性の測定方向とゴニオステージ５の傾斜方向を連動させる必要があるので、測定方向の変更を簡単に行えない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
被写体を撮影するカメラを備えた可動モジュールを収容する固定体と、可動モジュールを固定体に対して可動自在に支持する支持機構と、カメラによって撮影される被写体像の像振れを可動モジュールを動かして補正する振れ補正駆動機構とを備えた振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価する振れ補正特性評価装置において、
固定されたサンプル体の画像をカメラによって撮影しながら、振れ補正駆動機構によって可動モジュールを動かして、サンプル体の画像を複数撮影する制御手段と、
制御手段によって撮影された複数の画像によって描かれるサンプル体像の軌跡に基づいてカメラの振れ補正特性を評価する評価手段と
を備えることを特徴とする。

本構成によれば、制御手段の制御により、固定されたサンプル体の画像をカメラによって撮影しながら、振れ補正駆動機構によって可動モジュールを動かすことで、複数のサンプル体の画像が得られる。これら複数のサンプル体の画像から、サンプル体像の軌跡を得ることができる。このサンプル体像の軌跡は、可動モジュールの動きに応じて描かれる。したがって、このサンプル体像の軌跡に基づいて、被写体像の像振れを補正する際における可動モジュールの動きの特性を知ることができ、さらに、可動モジュールのこの動特性から、振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価手段によって評価することが可能になる。

このため、振れ補正機能付き光学機器の製品に搭載されているカメラや振れ補正駆動機構といった構成要素を用いて、その振れ補正特性を評価することができ、レーザーオートコリメータやゴニオステージを用いた従来の高価な検査装置を使用する必要は無くなる。よって、レーザーオートコリメータを使用するために、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行うことなく、振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価することができる。また、ゴニオステージを使用するために、振れ補正機能付き光学機器の可動部角度特性の測定方向とゴニオステージの傾斜方向を連動させる処置も不要になり、測定方向の変更を簡単に行えるようになる。

また、本発明は、評価手段が、振れ補正駆動機構によって可動モジュールが揺動して振れた振れ角を前記軌跡に基づいて算出し、算出した振れ角から振れ補正駆動機構の駆動特性を振れ補正特性として評価することを特徴とする。振れ角は、カメラを構成する撮像素子の画素ピッチおよびカメラを構成する光学系の焦点距離から求まる１画素当たりの単位振れ角に、撮像素子上においてサンプル体像が移動した画素数を乗算することで、算出される。

本構成によれば、振れ補正駆動機構によって可動モジュールが揺動して振れた振れ角を評価手段によってサンプル体像の軌跡に基づいて算出することで、可動モジュールを動かす振れ補正駆動機構に対する駆動信号と、この駆動信号による可動モジュールの振れ角との関係を可動部角度特性として測定することができる。そして、この可動部角度特性に基づき、測定した振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本発明は、制御手段が、可動モジュールの一方向における可動範囲を可動モジュールが往復する駆動信号を振れ補正駆動機構に与えて振れ補正駆動機構を駆動制御し、
評価手段が、一方向における可動範囲を可動モジュールが往復してカメラが撮影するサンプル体の複数の画像から得られる振れ角と駆動信号との関係に基づいて、振れ補正駆動機構の駆動特性を評価することを特徴とする。

本構成によれば、制御手段の振れ補正駆動機構に対する制御により可動モジュールが一方向における可動範囲を往復させられることで、可動モジュールの振れ角の駆動信号に対する変化が、ヒステリシス特性として評価手段により把握される。したがって、評価手段は、このヒステリシス特性に基づいて、光学機器の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本発明は、支持機構が、可動モジュールを固定体に対して一方向および一方向と交差する他方向に可動自在に支持し、評価手段が、可動モジュールが一方向における可動範囲を往復する駆動信号を振れ補正駆動機構に与えた際に、駆動信号を与えていない他方向に揺動して生じる、可動モジュールの他方向における振れ角に基づいて、振れ補正駆動機構の駆動特性を評価することを特徴とする。

本構成によれば、可動モジュールの、駆動信号を与えていない意図しない他方向における振れ角の駆動信号に対するヒステリシス特性が、評価手段により把握される。したがって、評価手段は、このクロストーク特性に基づいて、意図しない他方向における可動モジュールの振れ角を評価して、光学機器の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本発明は、制御手段が、振れ補正駆動機構に与える駆動信号の大きさを、可動モジュールの一方向における揺動が他の部品に干渉しない可動範囲内に制限することを特徴とする。

本構成によれば、可動モジュールの一方向における揺動が制御手段によって他の部品に干渉しない可動範囲内に制限されることで、可動モジュールとその周囲の他の部品との衝突に起因する故障を防止することができる。また、可動モジュールの揺動が一定の可動範囲内に制限されることで、必要以上の振れ角まで広範囲にわたって無駄に測定が行われるのが防止され、振れ補正特性の測定時間の短縮化を図ることができる。

また、本発明は、評価手段が、一方向における第１の振れ角に可動モジュールを揺動させるのに必要とされる第１駆動信号の単位振れ角当たりの信号量と、一方向における第２の振れ角に可動モジュールを揺動させるのに必要とされる第２駆動信号の単位振れ角当たりの信号量との比を算出し、算出した比に基づいて振れ補正駆動機構の駆動特性を評価することを特徴とする。

本構成によれば、可動モジュールを第１の振れ角だけ揺動させる第１駆動信号の単位振れ角当たりの信号量と、可動モジュールを第２の振れ角だけ揺動させる第２駆動信号の単位振れ角当たりの信号量との比を評価手段が算出することで、可動モジュールを単位振れ角だけ揺動させるのに必要とされる駆動信号の信号量、つまり、可動モジュールの動作感度について、その直線性を評価することができる。評価手段は、可動モジュールの動作感度の直線性に基づいて、すなわち、可動モジュールを第２の振れ角まで揺動させる可動範囲において可動モジュールの動作感度が一定に保たれているか否かに基づいて、光学機器の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本発明は、カメラが可動モジュール内に収容された完成品状態の振れ補正機能付き光学機器に対して振れ補正特性を評価することを特徴とする。

本構成によれば、カメラが可動モジュール内に収容された完成品状態の振れ補正機能付き光学機器個々の振れ補正特性を評価することができる。

また、本発明は、カメラが可動モジュール内に収容されていない半完成品状態の振れ補正機能付き光学機器に対して、可動モジュール内にカメラのダミーをセットして振れ補正特性を評価することを特徴とする。

本構成によれば、カメラが可動モジュール内に後で収容されるタイプの半完成品状態の振れ補正機能付き光学機器に対しても、可動モジュール内に測定用としてカメラのダミーをセットすることで、その振れ補正特性を評価することができる。

本発明の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置によれば、従来の高価な検査装置を使用する必要が無くなり、レーザーオートコリメータを使用するために製品に鏡面を設けることなく、また、ゴニオステージを使用するために測定方向の変更に手間をかけることなく、振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価することができる。

（ａ）は、従来の振れ補正機能付き光学機器の検査装置の検査対象となる振れ補正光学機器の構成を概念的に示す図、（ｂ），（ｃ）は、（ａ）に示す振れ補正光学機器の像振れ補正を概念的に説明する図である。 （ａ）は、従来の振れ補正機能付き光学機器の検査装置の概略構成を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示す検査装置に用いられるゴニオステージの動作説明図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置のシステム構成図、（ｂ）は、（ａ）に示す光学機器の概略構成図である。 一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置の回路ブロック図である。 （ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置の外観斜視図、（ｂ）は、同検査装置の前面カバーが開けられた状態の外観斜視図である。 （ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置における可動モジュールによる撮影のイメージを表す図、（ｂ）は、（ａ）に示す撮影により得られる白点が写った複数の画像を示す図である。 （ａ）は、図６（ｂ）に示す複数の画像から得られる各白点の位置を示すグラフ、（ｂ）は、白点の動いた軌跡に基づいて、可動モジュールの各入力電圧に対する振れ角を算出した結果を示すグラフである。 図７（ｂ）に示す振れ角の算出原理を説明する図である。 一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置において、可動モジュールがその可動範囲を往復した際における、可動モジュールの駆動信号と振れ角との関係を示すグラフである。 （ａ）は、一実施形態による振れ補正機能付き光学機器の検査装置によるアクチュエータの検査処理手順を示すゼネラルフローチャート、（ｂ）は、（ａ）に示すヨーイング測定およびピッチング測定のフローチャートである。

次に、本発明による振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置を実施するための形態について説明する。

図３（ａ）は、本発明の一実施形態による振れ補正機能付き光学機器１１の振れ補正特性評価装置である検査装置１０のシステム構成図、図４は回路ブロック図である。本明細書において、ＸＹＺの３軸は互いに直交する方向であり、Ｘ軸方向の一方側を＋Ｘ、他方側を−Ｘで示し、Ｙ軸方向の一方側を＋Ｙ、他方側を−Ｙで示し、Ｚ軸方向の一方側を＋Ｚ、他方側を−Ｚで示す。Ｚ軸方向は、振れ補正機能付き光学機器１１の可動モジュール１３が揺動していない状態で、可動モジュール１３に搭載されるカメラ１３ａの光軸Ｌに沿う方向である。また、＋Ｚ方向が光軸Ｌ方向の像側、−Ｚ方向が光軸Ｌ方向の物体側（被写体側）である。

検査装置１０の検査対象は、振れ補正機能付き光学機器１１であり、検査装置１０による検査は、検査対象とされる光学機器１１の製品そのものを使用して行われ、光学機器１１の振れ補正特性を評価する。

光学機器１１は、カメラ付き携帯電話機等の電子機器に用いられる薄型カメラであり、電子機器の機器本体に支持された状態で電子機器に搭載される。光学機器１１は、図３（ｂ）に概念的に示すように、固定体１２に可動モジュール１３が可動自在に収容されて、構成される。可動モジュール１３は、被写体を撮影するカメラ１３ａ、角速度センサ１３ｂおよびアクチュエータ１３ｃ等から構成される。カメラ１３ａは可動モジュール１３の前面にレンズ１４を備えて構成され、レンズ１４には、可動モジュール１３が揺動していない状態で−Ｚ方向から被写体光が入射する。カメラ１３ａに内蔵された不図示の撮像素子には、レンズ１４によって被写体像が結像される。この被写体像は、カメラ１３ａに内蔵された不図示の撮像用回路モジュールによって映像信号に変換される。

カメラ１３ａは、支持機構を構成する不図示のジンバル機構により、固定体１２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に揺動自在に支持されている。固定体１２のＸ軸周りの回転はピッチング（縦揺れ）、Ｙ軸周りの回転はヨーイング（横揺れ）として、可動モジュール１３に設けられた角速度センサ１３ｂに検出される。

可動モジュール１３と固定体１２との間には、カメラ１３ａによって撮影される被写体像の像振れを補正する振れ補正駆動機構がアクチュエータ１３ｃとして設けられている。このアクチュエータ１３ｃは、固定体１２に設けられた不図示の磁石と、可動モジュール１３に設けられた不図示のコイルとから構成され、可動モジュール１３と固定体１２との間で、可動モジュール１３を固定体１２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に相対変位させる磁気駆動力を発生する。

光学機器１１には、可動モジュール１３への給電や信号授受を行うためのフレキシブル配線基板１５が引き出されており、フレキシブル配線基板１５の端部には、補強板１６に補強されて不図示のコネクタが設けられている。映像処理基板１７および制御基板１８はこのコネクタによってフレキシブル配線基板１５に接続され、フレキシブル配線基板１５を介して、可動モジュール１３との間で信号の授受等を行う。映像処理基板１７には映像処理ＩＣ(Integrated Circuit)１７ａ、制御基板１８には制御ＩＣ１８ａが搭載されている。

映像処理基板１７に搭載された映像処理ＩＣ１７ａは、カメラ１３ａで撮影された映像信号を取り込み、所定の映像処理を行う。この映像処理基板１７は、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)通信により、ＰＣ(Personal Computer)で構成される上位システム１９にＵＶＣ(USB Video Class)仕様で接続され、上位システム１９によって制御され、また、上位システム１９との間で映像信号を授受する。

制御基板１８は、映像処理基板１７からＤＣ３．３Ｖの電源供給を受けて動作し、角速度センサ１３ｂから可動モジュール１３の角速度信号を受信する。制御基板１８に搭載された制御ＩＣ１８ａは、受信した角速度信号から固定体１２のピッチングおよびヨーイングを検出して、このピッチングおよびヨーイングを相殺するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)駆動信号をアクチュエータ１３ｃへ出力する。アクチュエータ１３ｃはこのＰＷＭ駆動信号によって駆動制御され、撮像素子に結像される像振れを打ち消す方向に可動モジュール１３を動かす。この制御基板１８は、Ｉ２Ｃ(Inter-Integrated Circuit)通信でＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ２０を介して上位システム１９に接続され、上位システム１９によって制御され、また、上位システム１９との間でデータを授受する。

図５は検査装置１０の機器構成を示し、同図（ａ）は、検査装置１０の筐体１０ａの前面カバー１０ｂが閉じられた状態、同図（ｂ）は、電源スイッチ２１および昇降スイッチ２２が操作されて前面カバー１０ｂが開けられた状態を表す。光学機器１１並びに映像処理基板１７および制御基板１８は、筐体１０ａの底面に配置される。この際、光学機器１１は、カメラ１３ａの撮影方向が筐体１０ａの天井に向けられる。筐体１０ａの底面にはＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ２０およびＵＳＢハブ２３も配置される。映像処理基板１７および制御基板１８は、このＵＳＢハブ２３を介するＵＳＢケーブルによって上位システム１９のＰＣに接続される。

筐体１０ａの天井には不図示の穴が開けられており、この穴から光学機器１１に向けてＬＥＤ装置２４によって点状の光が照射される。検査装置１０による検査は前面カバー１０ｂが閉じられて、光学機器１１が暗所に配置された状態で実施される。筐体１０ａおよび前面カバー１０ｂは光が筐体内に入り込まないように、黒色の帯電防止アクリル樹脂によって形成される。

検査装置１０による光学機器１１の検査は、ＬＥＤ装置２４によって照射される点光源を固定されたサンプル体として、カメラ１３ａで撮影することで、行われる。すなわち、制御手段を構成する制御ＩＣ１８ａの制御により、固定された点光源の画像をカメラ１３ａによって撮影しながら、アクチュエータ１３ｃを駆動して可動モジュール１３を動かして、点光源の画像を複数撮影する。制御ＩＣ１８ａによるこの制御は、上位システム１９から制御ＩＣ１８ａのレジスタ値が設定されることで、行われる。このレジスタ値は、アクチュエータ１３ｃに与えられるＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決定する。

図６（ａ）は、この際における光学機器１１による撮影のイメージを表す図である。可動モジュール１３は、ＬＥＤ装置２４によって生成される、黒地の画像３１に白点３２として写されるサンプル体をカメラ１３ａで撮影しながら、アクチュエータ１３ｃによって矢印のように揺動される。この撮影により、同図（ｂ）に示すように、白点３２が撮影された複数の画像３１が得られる。可動モジュール１３の揺動は、Ｙ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ約±１０deg.の振れ角で行われる。

図７（ａ）は、上記の撮影を、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比を変えてアクチュエータ１３ｃに与える入力電圧を一定電圧毎に変化させ、可動モジュール１３をＹ軸方向に揺動させながら、画像３１を撮影して得られる各白点３２の位置を示すグラフである。同グラフの横軸はＸ軸方向、縦軸はＹ軸方向の位置を表す。また、同図（ｂ）は、白点３２の動いた軌跡から、各入力電圧に対する可動モジュール１３の振れ角を算出した結果を示すグラフである。同グラフの横軸はアクチュエータ１３ｃに与える入力電圧、縦軸は可動モジュール１３の振れ角を表す。また、黒塗りの菱形のプロット３３はＹ軸方向の振れ角、白抜きの正方形のプロット３４は意図しない（駆動信号を与えていない）Ｘ軸方向の振れ角を表す。

図８は、この振れ角の算出原理を説明する図である。レンズ１４の焦点距離をｆ[ｍｍ]、カメラ１３ａの撮像素子３５の画素ピッチをｄ[ｍｍ]、１画素当たりの単位振れ角をθ[deg.]とすると、θは同図に示す式（１）によって表される。このため、可動モジュール１３の振れ角は、カメラ１３ａを構成する撮像素子３５の画素ピッチｄ、およびカメラ１３ａを構成する光学系であるレンズ１４の焦点距離ｆから求まる、１画素当たりの単位振れ角θに、撮像素子３５上において白点３２が移動した画素数を乗算（＝θ×移動画素数）することで、算出される。

これらの演算は上位システム１９によって行われる。上位システム１９は、制御ＩＣ１８ａの制御によって撮影された複数の画像３１によって描かれる白点３２の軌跡に基づいて、可動モジュール１３の振れ補正特性を評価する評価手段を構成する。本実施形態では、上位システム１９は、アクチュエータ１３ｃによって可動モジュール１３が揺動された振れ角を白点３２の軌跡に基づいて算出し、算出した振れ角からアクチュエータ１３ｃの駆動特性を振れ補正特性として評価する。

図９は、可動モジュール１３のＹ軸方向における可動範囲を可動モジュール１３が往復するＰＷＭ駆動信号をアクチュエータ１３ｃに与えて、制御ＩＣ１８ａがアクチュエータ１３ｃを駆動制御した際における、ＰＷＭ駆動信号と可動モジュール１３の振れ角との関係を示すグラフである。同グラフの横軸はＰＷＭ駆動信号のデューティ（PWM Duty)設定値[％]、縦軸はカメラ１３ａの振れ角[deg.]である。また、特性線４１は可動モジュール１３のＹ軸方向の振れ角特性、特性線４２はＸ軸方向の振れ角特性を表す。また、特性線４１に囲まれる一点鎖線４１ａは特性線４１の平均値を表す。

ＰＷＭ駆動信号は、例えば、０からプラス側へ増加させ、振れ角が可動範囲の最大端に達したときにマイナス側へ減少させ、振れ角が可動範囲の最小端に達したときにプラス側へ反転させて、アクチュエータ１３ｃに与えることで、可動範囲を可動モジュール１３が往復し、各特性線４１，４２はヒステリシス特性を示す。

上位システム１９は、同グラフに示される、Ｙ軸方向における可動範囲を可動モジュール１３が往復して撮影する白点３２の複数の画像３１から得られる振れ角と、駆動信号との関係に基づいて、アクチュエータ１３ｃのピッチング駆動特性を評価する。また、Ｘ軸方向における可動範囲を可動モジュール１３が往復して撮影する白点３２の複数の画像３１から得られる振れ角と、駆動信号との関係に基づいて、アクチュエータ１３ｃのヨーイング駆動特性をピッチング駆動特性と同様に評価する。

アクチュエータ１３ｃの駆動特性を測定する際に、可動モジュール１３を揺動させる可動範囲は、アクチュエータ１３ｃに与えられるＰＷＭ駆動信号の大きさが、制御ＩＣ１８ａにより制御されて、可動モジュール１３のＹ軸方向およびＸ軸方向における揺動が他の部品に干渉しない可動範囲内に制限される。光学機器１１の製品としての可動範囲の動作保証範囲は±６deg.に設定されるが、設計時における可動範囲の動作保証は、デューティ設定値がグラフに示す値Ａでの振れ角に設定される。

アクチュエータ１３ｃの駆動特性の評価は、次の第１〜第９の項目を測定し、検査することで行われる。第１の項目は、デューティ設定値の値Ａでの振れ角、第２の項目は、振れ角が１deg.のときのデューティ設定値の値Ｂから求まる可動モジュール１３の動作感度、第３の項目は、振れ角が３deg.のときのデューティ設定値の値Ｃから求まる可動モジュール１３の動作感度、第４の項目は、振れ角が６deg.のときのデューティ設定値の値Ｄから求まる可動モジュール１３の動作感度、第５の項目は、振れ角が１deg.と６deg.とにおける各動作感度の比、第６の項目は、振れ角が指定の４deg.のときにおけるデューティ設定値の値Ｅ、第７の項目は、振れ角が指定の７deg.のときにおけるデューティ設定値の値Ｆ、第８の項目は、駆動信号を往復させて戻ってきたときの原点におけるズレ幅（ヒステリシス）Ｇ、第９の項目は、駆動信号を与えていないＸ軸方向における振れ角の最大値と最小値間の幅（クロストーク）Ｈである。

なお、ここではグラフにおけるプラス側の値について説明するが、マイナス側の値についても同様に測定されて評価される。

上位システム１９は、第１の項目のデューティ設定値Ａでの振れ角に基づき、検査対象の光学機器１１におけるアクチュエータ１３ｃが、設計時における可動範囲の動作保証要件を満たすか否かについて、評価する。

また、可動モジュール１３の動作感度は、可動モジュール１３を単位振れ角だけ揺動させるのに必要とされるＰＷＭ駆動信号の信号量を算出することで、求めることができる。上位システム１９は、可動モジュール１３の振れ角が１deg.、３deg.および６deg.のときにおける、デューティ設定値Ｂ、ＣおよびＤの各駆動信号について、単位振れ角当たりの信号量をそれぞれ算出することで、各振れ角における可動モジュール１３の、第２、第３および第４の項目の動作感度を求める。そして、求めた各動作感度が規定の動作感度要件を満たすか否かの観点から、アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。

また、上位システム１９は、第５の項目の、振れ角が１deg.と６deg.とにおける各動作感度の比に基づいて、動作感度のリニアリティの観点から、アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。また、上位システム１９は、第６および第７の項目の、振れ角が指定の４deg.および７deg.のときにおけるデューティ設定値ＥおよびＦについては、アクチュエータ１３ｃを使った実際の振れ補正におけるパラメータとして使用する。

また、上位システム１９は、第８の項目の、原点におけるズレ幅（ヒステリシス）Ｇが規定の値に収まっているか否かの観点から、アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。また、上位システム１９は、可動モジュール１３がＹ軸方向における可動範囲を往復する駆動信号をアクチュエータ１３ｃに与えた際に、Ｙ軸方向に直交する駆動信号を与えていないＸ軸方向に揺動して生じる、可動モジュール１３のＸ軸方向における振れ角を、第９の項目の、振れ角の最大値と最小値間の幅（クロストーク）Ｈに基づいて判断し、アクチュエータ１３ｃの駆動特性を評価する。

図１０（ａ）は、検査装置１０によるアクチュエータ１３ｃの検査処理手順を示すゼネラルフローチャートである。

まず、検査装置１０の図示しないスイッチが操作されることで、検査装置１０を構成する各装置の電源がオンにされる（ステップ（以下、Ｓと記載する）１参照）。次に、前面カバー１０ｂを昇降スイッチ２２により上方へ開き、検査対象となる光学機器１１がワークとして筐体１０ａに取り付けられる（Ｓ２参照）。次に、ＵＳＢハブ２３の個別スイッチを操作することで、ＬＥＤ装置２４、ＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ２０、映像処理基板１７へＵＳＢ給電され（Ｓ３参照）、上位システム１９のＰＣに点光源の映像が表示される（Ｓ４参照）。次に、可動モジュール１３がＸ軸方向に揺動されてヨーイングの測定が行われ（Ｓ５参照）、引き続いて、可動モジュール１３がＹ軸方向に揺動されてピッチングの測定が行われる（Ｓ６参照）。その後、映像処理基板１７への給電がオフにされ（Ｓ７参照）、ワークが筐体１０ａから取り外されて（Ｓ８参照）、１製品の検査が終了する。

同図（ｂ）は、Ｓ５において行われるヨーイング測定のフローチャートである。なお、Ｓ６において行われるピッチング測定もヨーイング測定と同様に行われる。

ヨーイング測定に際して、まず、上位システム１９によって制御ＩＣ１８ａのレジスタに対するパラメータ設定がＩ２Ｃ通信によって行われる（Ｓ１１参照）。次に、制御ＩＣ１８ａがアクチュエータ１３ｃへ出力するＰＷＭ駆動信号のデューティ比を決める値が、上位システム１９によって制御ＩＣ１８ａのレジスタに設定される（Ｓ１２参照）。次に、レジスタに設定されたデューティ比に相当する振れ角に、アクチュエータ１３ｃが図６（ａ）に示すように駆動されて、カメラ１３ａに図６（ｂ）に示すように撮影される画像３１が上位システム１９に取り込まれる（Ｓ１３参照）。その後、上位システム１９において、画像３１における白点３２の位置が図７（ａ）に示すように検出される。次に、上位システム１９により、可動モジュール１３の入力電圧に対する振れ角が、図７（ｂ）に示すように、白点３２の位置から換算される（Ｓ１５参照）。

その後、撮影される画像３１の全ての白点３２についての、入力電圧に対する振れ角の測定が終了したか否かが判断される（Ｓ１６参照）。測定が終了していない場合には、Ｓ１６の判断はＮｏとなって処理はＳ１２に戻り、Ｓ１２〜Ｓ１５の処理が繰り返される。全ての白点３２についての、入力電圧に対する振れ角の測定が終了すると、Ｓ１６の判断はＹｅｓとなり、次に、前述した第１〜第９の各検査項目についての計算が上位システム１９によって行われる（Ｓ１７参照）。次に、各検査項目についてのアクチュエータ１３ｃの駆動特性の評価が前述したように判定され（Ｓ１８参照）、ヨーイング測定が終了する。

（本形態の主な作用効果）
このような本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、制御ＩＣ１８ａの制御により、固定された点光源が白点３２として写った画像３１をカメラ１３ａによって撮影しながら、アクチュエータ１３ｃによって可動モジュール１３を動かすことで、複数の白点３２の画像３１が得られる。そして、これら複数の白点３２の画像３１から、白点３２の軌跡を得ることができる。この白点３２の軌跡は、可動モジュール１３の動きに応じて描かれる。したがって、この白点３２の軌跡に基づいて、被写体像の像振れを補正する際における可動モジュール１３の動きの特性を知ることができ、さらに、可動モジュール１３のこの動特性から、光学機器１１の振れ補正特性を上位システム１９によって評価することが可能になる。

このため、光学機器１１の製品に搭載されているカメラ１３ａやアクチュエータ１３ｃといった構成要素を用いて、その振れ補正特性を評価することができ、レーザーオートコリメータやゴニオステージを用いた従来の高価な検査装置を使用する必要は無くなる。よって、レーザーオートコリメータを使用するために、製品自体を加工して製品の表面に鏡面を形成したり、鏡面を測定用部品として製品に搭載した上で測定を行うことなく、光学機器１１の振れ補正特性を評価することができる。また、ゴニオステージを使用するために、光学機器１１の可動部角度特性の測定方向とゴニオステージの傾斜方向を連動させる処置も不要になり、制御ＩＣ１８ａのレジスタに設定する値を書き換えるだけで、測定方向の変更を簡単に行えるようになる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、アクチュエータ１３ｃによって可動モジュール１３が揺動して振れた振れ角を上位システム１９によって白点３２の軌跡に基づいて算出することで、可動モジュール１３を動かすアクチュエータ１３ｃに対する駆動信号と、この駆動信号による可動モジュール１３の振れ角との関係を可動部角度特性として測定することができる。そして、この可動部角度特性に基づき、測定した光学機器１１の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、制御ＩＣ１８ａのアクチュエータ１３ｃに対する制御により可動モジュール１３がＹ軸方向およびＸ軸方向の各可動範囲を往復させられることで、可動モジュール１３の振れ角の駆動信号に対する変化が、図９のグラフにおけるズレ幅Ｇとして上位システム１９に把握される。したがって、上位システム１９は、このズレ幅Ｇが示すヒステリシス特性に基づいて、光学機器１１の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、可動モジュール１３の、Ｙ軸方向に直交する意図しないＸ軸方向における振れ角の駆動信号に対するヒステリシス特性が、クロストークＨとして上位システム１９に把握される。したがって、上位システム１９は、このヒステリシス特性に基づいて、Ｙ軸方向に直交する意図しないＸ軸方向における可動モジュール１３の振れ角、および、Ｘ軸方向に直交する意図しないＹ軸方向における可動モジュール１３の振れ角を評価して、光学機器１１の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、可動モジュール１３のＹ軸方向およびＸ軸方向における揺動が制御ＩＣ１８ａによって他の部品に干渉しない可動範囲内に制限されることで、可動モジュール１３とその周囲の他の部品との衝突に起因する故障を防止することができる。また、可動モジュール１３の揺動が一定の可動範囲内に制限されることで、必要以上の振れ角まで広範囲にわたって無駄に測定が行われるのが防止され、振れ補正特性の測定時間の短縮化を図ることができる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０によれば、可動モジュール１３を１deg.だけ揺動させるときの動作感度と、可動モジュール１３を６deg.だけ揺動させるときの動作感度との比を上位システム１９が算出することで、可動モジュール１３の動作感度について、その直線性を評価することができる。上位システム１９は、可動モジュール１３の動作感度の直線性に基づいて、すなわち、可動モジュール１３を６deg.まで揺動させる可動範囲において可動モジュール１３の動作感度が一定に保たれているか否かに基づいて、光学機器１１の振れ補正機能が正常であるか否かを判断することができる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０は、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に上記のように収容された完成品状態の光学機器１１に対して、振れ補正特性を評価する。このため、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に収容された完成品状態の振れ補正機能付き光学機器１１個々の振れ補正特性を、評価することができる。

また、本実施形態による光学機器１１の検査装置１０は、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に収容されていない半完成品状態の振れ補正機能付き光学機器１１に対しては、可動モジュール１３内にカメラ１３ａのダミーをセットして振れ補正特性を評価する。このため、カメラ１３ａが可動モジュール１３内に後で収容されるタイプの、半完成品状態の振れ補正機能付き光学機器１１に対しても、可動モジュール１３内に測定用としてカメラ１３ａのダミーをセットすることで、その振れ補正特性を評価することができる。

なお、上記の実施形態においては、サンプル体として点光源を用い、サンプル体像を白点３２とした場合について、説明した。しかし、サンプル体像は必要に応じて、直線や、十字線、特殊画像などに変更してもよい。このようなサンプル体像によっても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。

１０…振れ補正機能付き光学機器１１の検査装置（振れ補正特性評価装置）
１１…振れ補正機能付き光学機器
１２…固定体
１３…可動モジュール
１３ａ…カメラ
１３ｂ…角速度センサ
１３ｃ…アクチュエータ（振れ補正駆動機構）
１４…レンズ（光学系）
１５…フレキシブル配線基板
１７…映像処理基板
１７ａ…映像処理ＩＣ
１８…制御基板
１８ａ…制御ＩＣ
１９…上位システム（ＰＣ）
２０…ＵＳＢ−Ｉ２Ｃコンバータ
２４…ＬＥＤ装置
３１…画像
３２…白点（サンプル体像）
３５…撮像素子

Claims (9)

1. 被写体を撮影するカメラを備えた可動モジュールを収容する固定体と、前記可動モジュールを前記固定体に対して可動自在に支持する支持機構と、前記カメラによって撮影される被写体像の像振れを前記可動モジュールを動かして補正する振れ補正駆動機構とを備えた振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性を評価する振れ補正特性評価装置において、
   固定されたサンプル体の画像を前記カメラによって撮影しながら、前記振れ補正駆動機構によって前記可動モジュールを動かして、前記サンプル体の画像を複数撮影する制御手段と、
   前記制御手段によって撮影された複数の画像によって描かれる前記サンプル体像の軌跡に基づいて前記光学機器の振れ補正特性を評価する評価手段と
   を備えることを特徴とする振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
2. 前記評価手段は、前記振れ補正駆動機構によって前記可動モジュールが揺動して振れた振れ角を前記軌跡に基づいて算出し、算出した振れ角から前記振れ補正駆動機構の駆動特性を振れ補正特性として評価することを特徴とする請求項１に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
3. 前記評価手段は、前記カメラを構成する撮像素子の画素ピッチおよび前記カメラを構成する光学系の焦点距離から求まる１画素当たりの単位振れ角に、前記撮像素子上において前記サンプル体像が移動した画素数を乗算することで、前記振れ角を算出することを特徴とする請求項２に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
4. 前記制御手段は、前記可動モジュールの一方向における可動範囲を前記可動モジュールが往復する駆動信号を前記振れ補正駆動機構に与えて前記振れ補正駆動機構を駆動制御し、
   前記評価手段は、一方向における可動範囲を前記可動モジュールが往復して前記カメラが撮影する前記サンプル体の複数の画像から得られる前記振れ角と前記駆動信号との関係に基づいて、前記振れ補正駆動機構の駆動特性を評価することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
5. 前記支持機構は、前記可動モジュールを前記固定体に対して一方向および一方向と交差する他方向に可動自在に支持し、
   前記評価手段は、前記可動モジュールが一方向における可動範囲を往復する前記駆動信号を前記振れ補正駆動機構に与えた際に、前記駆動信号を与えていない他方向に揺動して生じる、前記可動モジュールの他方向における前記振れ角に基づいて、前記振れ補正駆動機構の駆動特性を評価することを特徴とする請求項４に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
6. 前記制御手段は、前記振れ補正駆動機構に与える駆動信号の大きさを、前記可動モジュールの一方向における揺動が他の部品に干渉しない前記可動範囲内に制限することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
7. 前記評価手段は、一方向における第１の前記振れ角に前記可動モジュールを揺動させるのに必要とされる第１駆動信号の単位振れ角当たりの信号量と、一方向における第２の前記振れ角に前記可動モジュールを揺動させるのに必要とされる第２駆動信号の単位振れ角当たりの信号量との比を算出し、算出した比に基づいて前記振れ補正駆動機構の駆動特性を評価することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
8. 前記カメラが前記可動モジュール内に収容された完成品状態の前記振れ補正機能付き光学機器に対して振れ補正特性を評価することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。
9. 前記カメラが前記可動モジュール内に収容されていない半完成品状態の前記振れ補正機能付き光学機器に対して、前記可動モジュール内に前記カメラのダミーをセットして振れ補正特性を評価することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の振れ補正機能付き光学機器の振れ補正特性評価装置。

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