WO2010055809A1 - 撮像装置の調整方法および撮像装置 - Google Patents

撮像装置の調整方法および撮像装置 Download PDF

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一成 池田
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コニカミノルタオプト株式会社
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2101/00—Still video cameras

Definitions

  • the present invention relates to an image pickup apparatus adjustment method and an image pickup apparatus, and more particularly to an image pickup apparatus adjustment method and an image pickup apparatus in an image pickup apparatus provided with a blur correction unit.
  • an image sensor such as a CCD type or CMOS type in a plane perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, or one or more optical elements in the imaging optical system are perpendicular to the optical axis of the imaging optical system
  • Digital cameras equipped with a shake correction function that corrects camera shake or subject shake by moving in a smooth plane are flourishing. In such a digital camera, it is essential to adjust the initial position of the imaging area center of the imaging element with respect to the position of the subject image by the imaging optical system.
  • Patent Document 1 As a method for adjusting the initial position of the center of the imaging area, for example, in Patent Document 1, (1) the image sensor is moved to a position that protrudes from the image circle in three directions, and the center position of the image circle is determined from the protrusion amount, that is, the amount of vignetting Obtain information to match the center of the image circle with the center of the imaging area, and (2) obtain the distribution center of the shading characteristics of the image captured by the image sensor, and determine the distribution center of the shading characteristics and the center of the imaging area. A matching method is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a method for determining an image frame on an image sensor so that the amount of light in the image frame is uniform in so-called trimming in which an image is formed using partial information of the image sensor. Yes.
  • Patent Document 1 has a problem that an obtained image becomes unnatural when the shading characteristics are asymmetric with respect to the center of the image circle.
  • it is necessary to move the image sensor at least three times, and it is necessary to set a large amount of movement of the image sensor so that vignetting occurs in all types of image pickup optical systems. If the amount of movement is large, the error increases depending on the type of the image sensor position sensor. Therefore, after obtaining the approximate center position of the image circle by performing three movements, the amount of movement is decreased from the center position and again. Since measurement is performed, there is a problem that adjustment time is required.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an adjustment method of an imaging apparatus that can adjust the center position of an imaging element in a short time and obtain an image with a natural luminance distribution. Objective.
  • the object of the present invention can be achieved by the following configuration.
  • An imaging optical system for forming an image of a subject;
  • An imaging device that is disposed at an imaging position of the imaging optical system, has an imaging surface, and that captures an image of a subject imaged on the imaging surface by the imaging optical system;
  • a blur correction unit that corrects blurring of a subject image formed on the imaging surface by moving a relative position between the optical axis of the imaging optical system and the imaging element in a plane perpendicular to the optical axis;
  • An imaging apparatus adjustment method for setting a position of the image sensor based on center position information acquired in advance at the time of imaging, An initial position moving step of moving the position of the image sensor to an initial position;
  • a luminance distribution calculation step of calculating a luminance distribution of the imaging surface based on the image signal obtained in the imaging step;
  • a center shift information calculation step of calculating center shift information from information on four corners of the imaging surface of
  • the center deviation information is composed of horizontal information ⁇ x and vertical information ⁇ y,
  • the positions of the pixels on the upper and lower horizontal lines of the imaging surface that exhibit a luminance that is lower than the maximum value of the luminance distribution by a predetermined ratio are clockwise x 1 and x from the upper left when viewed from the imaging optical system side.
  • the blur correction unit includes an image sensor moving unit that moves the image sensor in a plane perpendicular to the optical axis, and an image sensor position sensor that detects a position of the image sensor. 3.
  • the blur correction unit includes: an imaging optical system moving unit that moves part or all of the imaging optical system in a plane perpendicular to the optical axis; and one of the imaging optical system that is moved by the imaging optical system moving unit.
  • An imaging optical system position sensor that detects the position of all or part, 3. The method of adjusting an imaging apparatus according to 1 or 2, wherein the initial position is a center position of a detection range of the imaging optical system position sensor.
  • An imaging optical system for forming an image of a subject;
  • An imaging device that is disposed at an imaging position of the imaging optical system, has an imaging surface, and that captures an image of a subject imaged on the imaging surface by the imaging optical system;
  • a blur correction unit that corrects blurring of a subject image formed on the imaging surface by moving a relative position between the optical axis of the imaging optical system and the imaging element in a plane perpendicular to the optical axis;
  • an imaging apparatus comprising: With a recording unit, 6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein central position information acquired by the adjustment method for an imaging apparatus according to any one of 1 to 5 is recorded in the recording unit.
  • the position of the imaging device is set to the initial position, the uniform luminance surface is imaged, the luminance distribution on the imaging surface is calculated, and it is determined whether or not the luminance distributions at the four corners of the imaging surface substantially match. Then, the position of the image sensor is moved by a predetermined value until it substantially matches, and the above operation is repeated, and the position of the image sensor at the time of approximately matching is used as the center position information, thereby adjusting the center position of the image sensor in a short time. Therefore, it is possible to provide an adjustment method for an imaging apparatus that can obtain an image with a natural luminance distribution.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram for demonstrating the digital camera carrying a blurring correction means. It is a schematic diagram which shows the optical image of the to-be-photographed object formed via an imaging optical system. It is a block diagram which shows an example of the adjustment system for acquiring center position information. It is a flowchart which shows embodiment of the adjustment method of a digital camera. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a luminance distribution on an imaging surface 5a of the imaging element 5.
  • FIG. It is a flowchart for demonstrating the inspection method of surrounding light quantity distribution, and the response
  • FIG. 1 is a digital camera equipped with a shake correction unit.
  • FIG. 1A is a schematic diagram for explaining, and FIG. 1A shows an example of a digital camera equipped with an image sensor moving type blur correction unit, and FIG. 1B shows an imaging optical system movement type blur correction unit. An example of a digital camera is shown.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical image of a subject formed through the imaging optical system.
  • a digital camera 1 is composed of a camera body 2 and an imaging optical system 3.
  • the camera body 2 includes a shake detection unit 4, an image pickup device 5, an image pickup circuit 6, a CPU 7, a recording unit 8, a shake correction unit 9, an interface (I / F) 10, and the like.
  • a signal from each function of the digital camera 1 is input to the CPU 7, and each function of the digital camera 1 operates under the control of the CPU 7.
  • the imaging optical system 3 includes a lens group 30 composed of a plurality of lenses. As shown in FIG. 2, the optical image of the subject formed through the imaging optical system 3 has a substantially circular shape on the xy plane (hereinafter referred to as the imaging plane) to be formed, and the image circle IC and be called. Also, the rectangular area 5a shown in FIG. 2 is the imaging surface 5a of the imaging device 5, and the center of the imaging surface 5a is 5c.
  • the camera body 2 includes an image sensor moving unit 50, an image sensor position sensor 58, a shake detection sensor 40, and the like in addition to the above-described components.
  • the shake detection sensor 40, the shake detection unit 4, the CPU 7, the shake correction unit 9, the image sensor moving unit 50, and the image sensor position sensor 58 function as a shake correction unit in the present invention.
  • the imaging optical system 3 includes an imaging optical system moving unit 31, an imaging optical system position sensor 33, and the like.
  • the image sensor 5, the blur detection unit 4, the CPU 7, the blur correction unit 9, the imaging optical system moving unit 31, and the imaging optical system position sensor 33 function as a blur correction unit in the present invention.
  • the xyz three-dimensional orthogonal coordinate system shown in the figure is used as appropriate to indicate the direction and orientation.
  • the z-axis direction is a direction along the optical axis L of the imaging optical system 3, and the z-axis positive direction is a direction (rightward in the drawing) that is an incident destination of incident light.
  • the y-axis direction is a direction perpendicular to the ground when the digital camera 1 is held at the normal position, and the y-axis positive direction is vertically upward (upward in the figure).
  • the x-axis direction is a horizontal direction with respect to the ground when the digital camera 1 is held at the normal position, and the x-axis positive direction is a vertically downward direction with respect to the drawing (paper surface).
  • vibration due to camera shake of the digital camera 1 is detected by a shake detection sensor 40 such as an angular velocity sensor, for example, and the vibration detected by the shake detection sensor 40 is detected by a shake detection unit 4 as a shake signal.
  • 4a is input to the CPU 7.
  • the CPU 7 moves the image sensor 5 to the center position based on the center position information recorded in the recording unit 8, then generates the blur correction signal 9 a based on the blur signal 4 a, and passes through the blur correction unit 9. Then, the image pickup device moving unit 50 is driven to move the image pickup device 5 in the xy plane perpendicular to the optical axis L to correct camera shake. The amount of movement of the image sensor 5 is detected by the image sensor position sensor 58, input to the CPU 7, and fed back to the movement control of the image sensor 5.
  • a shake signal 4 a is generated by the shake detection unit 4 from a temporal change of an image captured by the image sensor 5 and is input to the CPU 7. Based on the center position information recorded in the recording unit 8, the CPU 7 moves a part of the optical elements constituting the imaging optical system 30 or the entire imaging optical system 30 to the center position.
  • the CPU 7 generates a shake correction signal 9 a based on the shake signal 4 a, drives the imaging optical system moving unit 31 via the shake correction unit 9, and a part of optical elements constituting the imaging optical system 30.
  • the entire imaging optical system 30 is moved in the xy plane perpendicular to the optical axis L to correct blurring.
  • the amount of movement of the imaging optical system 30 is detected by the imaging optical system position sensor 33, input to the CPU 7, and fed back to movement control of the imaging optical system 30.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of an adjustment system for acquiring center position information.
  • the digital camera 1 uses the example shown in FIG. 1 (a), but the same applies to the one shown in FIG. 1 (b).
  • the adjustment system 100 includes an adjustment device 200, a uniform luminance surface 300, and the like.
  • the adjustment device 200 includes a CPU 201, a ROM 203, a RAM 205, and the like.
  • a program stored in the ROM 203 is expanded on the RAM 205 and executed by the CPU 201.
  • the uniform luminance surface 300 is a surface of uniform luminance having a predetermined brightness such as a luminance box or a white chart.
  • the imaging optical system 3 of the digital camera 1 is disposed to face the uniform luminance surface 300 and forms an image of the uniform luminance surface 300 on the imaging surface 5 a of the imaging element 5.
  • An image of the uniform luminance plane 300 on the image pickup surface 5 a of the image pickup device 5 is picked up by the image pickup device 5, converted into an image signal 6 a by the image pickup circuit 6, and input to the CPU 7.
  • the image signal 6 a is transmitted from the CPU 7 to the CPU 201 of the adjustment device 200 via the I / F 10.
  • processing for acquiring center position information is performed based on the image signal 6a received from the CPU 7.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of a method for adjusting the digital camera 1
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a luminance distribution on the imaging surface 5 a of the imaging device 5.
  • a uniform luminance plane is imaged, and the position of the image sensor when the luminance distributions at the four corners of the imaging plane substantially coincide is set as the center position.
  • the initial position is the origin of the image sensor position sensor 58 for detecting the position of the image sensor 5, that is, the center position of the detection range.
  • the center 5c of the image pickup surface 5a of the image pickup element 5 shown in FIG. 5 and the optical axis L of the image pickup optical system 3 coincide with each other.
  • step S103 the counter n is reset to 0 (zero).
  • step S105 imaging process
  • imaging is performed by the imaging device 5, converted into an image signal 6a by the imaging circuit 6, and the image signal 6a is transmitted to the CPU 201 via the CPU 7 and the I / F 10.
  • step S111 luminance distribution calculation step
  • the luminance distribution on the imaging surface 5a of the imaging element 5 is calculated based on the image signal 6a.
  • the luminance distribution on the imaging surface 5a is a distribution that gradually attenuates from 80% and 60% in a substantially concentric manner from the point of maximum luminance (100%). .
  • step S113 the positions of the four corners of the imaging surface 5a of the imaging device 5 showing a predetermined luminance value, for example, 20% of the maximum luminance as an example, are determined.
  • the positions of the horizontal pixels at the upper and lower ends of the imaging surface 5a showing the luminance of 20% of the maximum luminance are x 1 , x 2 , clockwise from the upper left when viewed from the imaging optical system 3 side.
  • x 3 and x 4 the positions of the pixels in the vertical column at the left and right ends of the imaging surface 5a of the imaging device 5 that also shows the luminance of 20% of the maximum luminance are clockwise from the upper left when viewed from the imaging optical system 3 side. Determined as y 1 , y 2 , y 3 , y 4 .
  • the predetermined luminance value is appropriately determined from the specifications of the digital camera 1, the characteristics of the imaging optical system 3, and the like.
  • step S115 the horizontal length of the image pickup surface 5a l x, the vertical length as l y, and the center deviation information ⁇ y in the horizontal direction of the center shift information ⁇ x and the vertical direction, based on the following equation Is calculated.
  • Steps S113 and S115 are a center deviation information calculation step in the present invention.
  • step S121 center coincidence determination step
  • step S121 center coincidence determination step
  • step S121 determines whether or not both the horizontal center shift information ⁇ x and the vertical center shift information ⁇ y are equal to or less than a predetermined value. If both ⁇ x and ⁇ y are equal to or smaller than the predetermined value (step S121; Yes), the position information 58a of the image sensor position sensor 58 indicating the current position of the image sensor 5 is the center in step S131 (center position information recording step). The position information is written in the recording unit 8 and the operation is terminated.
  • step S141 When one of ⁇ x and ⁇ y is larger than the predetermined value (step S121; No), it is confirmed in step S141 whether or not the counter n is equal to or larger than the maximum value n max . If they are equal or larger (step S141; Yes), it is considered that the center deviation information does not converge even if the adjustment is repeated n max times, and the failure process is performed in step S143, and the operation is terminated.
  • the value of n max and the content of the failure process may be determined as appropriate according to the adjustment system.
  • step S141 When the counter n is smaller than the maximum value n max (step S141; No), 1 is added to the counter n in step S151, and the image sensor 5 is moved by the center shift information ( ⁇ x, ⁇ y) in step S153. Subsequently, the process returns to step S105, and thereafter, the above-described operation is repeated.
  • ⁇ x and ⁇ y are larger than a predetermined value (for example, only ⁇ x)
  • only the larger one for example, ⁇ x
  • the uniform luminance surface is imaged by the imaging device, and the position of the imaging device when the luminance distributions at the four corners of the imaging surface substantially coincide with each other is set as the center position, so that
  • the center position of the image sensor can be adjusted, and the luminance distributions at the four corners of the imaging surface are substantially the same, so an image with a natural luminance distribution can be obtained.
  • step S101 may be set not at the origin of the image sensor position sensor 58 but at the center value of the distribution of past center position information data.
  • the adjustment for acquiring the center position information can be performed in consideration of the error in the actual positional relationship between the optical axis L of the digital camera 1 and the image pickup device 5, and the probability that the adjustment is completed at the initial position.
  • the adjustment time can be shortened.
  • the luminance distribution on the image sensor 5a is distorted so that the positions of the four corners of the image sensor 5a of the image sensor 5 showing a predetermined luminance value cannot be determined.
  • the center position of the distribution of the shading characteristics of the entire imaging surface 5a of the image sensor 5 is obtained by calculation, the center 5c of the imaging surface 5a of the image sensor 5 is moved to that position, and then steps S103 and after are performed. You may make it perform.
  • the positions of the four corners of the imaging surface 5a can be determined by starting the adjustment from the center position of the distribution of the shading characteristics.
  • the adjustment for acquiring the center position information is performed in a state where the digital camera 1 is completed.
  • the imaging element 5, the imaging element position sensor 58, and the imaging element moving unit are added to the imaging optical system 3.
  • the camera unit 2 After performing adjustment for acquiring center position information in the state of the imaging unit to which 50 is attached, the camera unit 2 may be incorporated.
  • the central position information in the recording unit 8 instead of writing the central position information in the recording unit 8, for example, it is printed on a barcode and pasted on the imaging unit, and when the imaging unit is incorporated into the camera body 2, the central position information is read from the barcode.
  • the data may be written in the recording unit 8 in the camera body 2.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the peripheral light amount distribution inspection and a countermeasure method when a defect occurs in the inspection.
  • the inspection apparatus used for the inspection of the peripheral light amount distribution may be the same as the adjustment system for acquiring the center position information shown in FIG.
  • step S201 the center position information recorded in the recording unit 8 of the digital camera 1 is read in step S201.
  • step S203 the image sensor 5 is moved to the center position according to the center position information read in step S201.
  • step S205 an image is picked up by the image pickup device 5, converted into an image signal 6a by the image pickup circuit 6, and the image signal 6a is transmitted to the CPU 201 via the CPU 7 and the I / F 10.
  • step S207 the luminance distribution on the imaging surface 5a of the imaging device 5 is calculated based on the image signal 6a.
  • step S209 the luminances at predetermined positions at the four corners of the imaging surface 5a of the imaging device 5 are compared.
  • step S211 When the difference in luminance at the predetermined positions at the four corners of the imaging surface 5a is larger than the predetermined value (step S211; No), the difference in luminance at the predetermined positions at the four corners of the imaging surface 5a becomes equal to or smaller than the predetermined value in step S221.
  • the gain G for this is calculated.
  • step S223 the gain G calculated in step S221 is written in the recording unit 8, and the operation is terminated.
  • the gain value G written in the recording unit 8 is multiplied by the image signal at the time of signal processing performed in the digital camera 1 on the image signal actually taken by the digital camera 1.
  • the position of the imaging device is set to the initial position, the uniform luminance surface is imaged, the luminance distribution on the imaging surface is calculated, and the luminance distribution at the four corners of the imaging surface is substantially reduced. It is determined whether or not they match, the position of the image sensor is moved by a predetermined value until it substantially matches, and the above operation is repeated, and the position of the image sensor when approximately matched is used as the center position information in a short time. It is possible to provide a method for adjusting an imaging apparatus that can adjust the center position of the imaging element and obtain an image having a natural luminance distribution.

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Abstract

　撮像素子の位置を初期位置に設定し、均一輝度面を撮像し、撮像面上の輝度分布を演算し、撮像面の四隅の輝度分布が略一致するか否かを判定し、略一致するまで撮像素子の位置を所定値づつ移動させて上記動作を繰り返し、略一致した時の撮像素子の位置を中心位置情報とすることで、短時間で撮像素子の中心位置を調整することができ、自然な輝度分布の画像を得ることができる撮像装置の調整方法を提供することができる。

Description

撮像装置の調整方法および撮像装置
　本発明は、撮像装置の調整方法および撮像装置に関し、特にブレ補正手段を備えた撮像装置における撮像装置の調整方法および撮像装置に関する。
　ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子を撮像光学系の光軸に垂直な面内で移動させることで、あるいは、撮像光学系中の１つまたは複数の光学素子を撮像光学系の光軸に垂直な面内で移動させることで、手ブレあるいは被写体ブレを補正するブレ補正機能を搭載したデジタルカメラが全盛である。このようなデジタルカメラにおいては、撮像光学系による被写体像の位置に対する撮像素子の撮像エリア中心の初期位置を調整することが必須である。
　撮像エリア中心の初期位置を調整する方法として、例えば特許文献１には、（１）撮像素子を３方向のイメージサークルからはみ出す位置へ移動させ、そのはみ出し量、つまりケラレ量からイメージサークルの中心位置情報を得て、イメージサークルの中心と撮像エリア中心とを一致させる方法、および（２）撮像素子の取り込んだ画像のシェーディング特性の分布中心を得て、シェーディング特性の分布中心と撮像エリア中心とを一致させる方法、が開示されている。
　また、例えば特許文献２には、撮像素子の部分的な情報で画像を形成する所謂トリミングにおいて、画枠の光量が均一となるように、撮像素子上の画枠を決定する方法が開示されている。
特開２００４－５６５８１号公報 特開２００１－２５７９３０号公報
　しかしながら、特許文献１の（１）の方法では、イメージサークルの中心に対してシェーディング特性が非対称な場合に、得られる画像が不自然なものとなってしまうという問題がある。また、少なくとも３回撮像素子を移動させる必要があり、しかも、全ての種類の撮像光学系でケラレが発生するように、撮像素子の移動量を大きく設定する必要がある。移動量が大きいと、撮像素子位置センサの種類によっては誤差が大きくなるので、３回の移動を行ってイメージサークルの概算の中心位置を得た後に、その中心位置から移動量を小さくして再度測定を行うので、調整時間がかかってしまうという課題がある。
　また、特許文献１の（２）の方法では、シェーディング特性の分布中心を撮像素子の中心に合わせても、撮像光学系の製造上の誤差で、実際のシェーディング特性は必ずしも中心から均等とは限らない。その結果、画面の四隅で輝度差が出てしまい、不自然な画像になってしまうという課題がある。
　さらに、特許文献２の方法では、トリミングを行うためには、実際の撮像画素数よりも画素数の多い撮像素子を用いることが前提で、高価でサイズの大きい撮像素子が必要となり、カメラのコストアップ、大型化という問題がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、短時間で撮像素子の中心位置を調整することができ、自然な輝度分布の画像を得ることができる撮像装置の調整方法を提供することを目的とする。
　本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
　１．被写体の像を結像させる撮像光学系と、
　前記撮像光学系の結像位置に配置され、撮像面を有し、前記撮像光学系によって前記撮像面上に結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
　前記撮像光学系の光軸と前記撮像素子との相対位置を前記光軸に垂直な面内で移動させることで、前記撮像面に結像された被写体の像のブレを補正するブレ補正手段とを備え、
　撮像時に、予め取得された中心位置情報に基づいて前記撮像素子の位置を設定する撮像装置の調整方法であって、
　前記撮像素子の位置を初期位置に移動させる初期位置移動工程と、
　前記初期位置において均一輝度面を撮像し、前記均一輝度面の像を画像信号に変換する撮像工程と、
　前記撮像工程で得られた画像信号に基づいて、前記撮像面の輝度分布を演算する輝度分布演算工程と、
　前記輝度分布の前記撮像面の四隅の情報から中心ズレ情報を演算する中心ズレ情報演算工程と、
　前記中心ズレ情報に基づいて、前記撮像面の四隅の輝度分布が略一致したか否かを判定する中心一致判定工程と、
　前記中心一致判定工程の結果に基づき、前記撮像面の四隅の輝度分布が略一致した時の前記撮像素子の位置を、中心位置情報として前記撮像装置に記録する中心位置情報記録工程とを備えたことを特徴とする撮像装置の調整方法。
　２．前記中心ズレ情報は、水平方向の情報Δｘと垂直方向の情報Δｙとからなり、
　前記輝度分布の最大値に対して所定の割合だけ低い輝度を示す前記撮像面の上下端水平行上の画素の位置を、前記撮像光学系の側から見て左上から時計回りにｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４とし、
　前記輝度分布の最大値に対して所定の割合だけ低い輝度を示す前記撮像面の左右端垂直列上の画素の位置を、前記撮像光学系の側から見て左上から時計回りにｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４とし、
　前記撮像面の水平方向の長さをｌｘ、垂直方向の長さをｌｙとした時に、
　　Δｘ＝（（ｘ１＋ｘ３）／２＋（ｘ２＋ｘ４）／２）×１／２－ｌｘ／２
　　Δｙ＝（（ｙ１＋ｙ３）／２＋（ｙ２＋ｙ４）／２）×１／２－ｌｙ／２
　であることを特徴とする前記１に記載の撮像装置の調整方法。
　３．前記ブレ補正手段は、前記撮像素子を前記光軸に垂直な面内で移動させる撮像素子移動部と、前記撮像素子の位置を検出する撮像素子位置センサを備え、
　前記初期位置は、前記撮像素子位置センサの検出範囲の中心位置であることを特徴とする前記１または２に記載の撮像装置の調整方法。
　４．前記ブレ補正手段は、前記撮像光学系の一部または全部を前記光軸に垂直な面内で移動させる撮像光学系移動部と、前記撮像光学系移動部で移動される前記撮像光学系の一部または全部の位置を検出する撮像光学系位置センサを備え、
　前記初期位置は、前記撮像光学系位置センサの検出範囲の中心位置であることを特徴とする前記１または２に記載の撮像装置の調整方法。
　５．前記初期位置は、過去の前記中心位置情報のデータの分布の中心値であることを特徴とする前記１または２に記載の撮像装置の調整方法。
　６．被写体の像を結像させる撮像光学系と、
　前記撮像光学系の結像位置に配置され、撮像面を有し、前記撮像光学系によって前記撮像面上に結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
　前記撮像光学系の光軸と前記撮像素子との相対位置を前記光軸に垂直な面内で移動させることで、前記撮像面に結像された被写体の像のブレを補正するブレ補正手段とを備えた撮像装置において、
　記録部を備え、
　前記記録部に、前記１から５の何れか１項に記載の撮像装置の調整方法により取得された中心位置情報が記録されていることを特徴とする撮像装置。
　本発明によれば、撮像素子の位置を初期位置に設定し、均一輝度面を撮像し、撮像面上の輝度分布を演算し、撮像面の四隅の輝度分布が略一致するか否かを判定し、略一致するまで撮像素子の位置を所定値づつ移動させて上記動作を繰り返し、略一致した時の撮像素子の位置を中心位置情報とすることで、短時間で撮像素子の中心位置を調整することができ、自然な輝度分布の画像を得ることができる撮像装置の調整方法を提供することができる。
ブレ補正手段を搭載したデジタルカメラについて説明するための模式図である。 撮像光学系を介して形成される被写体の光像を示す模式図である。 中心位置情報を取得するための調整システムの１例を示すブロック図である。 デジタルカメラの調整方法の実施の形態を示すフローチャートである。 撮像素子５の撮像面５ａ上の輝度分布の１例を示す模式図である。 周辺光量分布の検査と、検査で不具合が生じた場合の対応方法を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
　最初に、本発明が適用されるブレ補正手段を搭載した撮像装置の１例であるデジタルカメラについて、図１および図２を用いて説明する、図１は、ブレ補正手段を搭載したデジタルカメラについて説明するための模式図で、図１（ａ）は、撮像素子移動式のブレ補正手段を搭載したデジタルカメラの１例を、図１（ｂ）は撮像光学系移動式のブレ補正手段を搭載したデジタルカメラの１例を示す。図２は、撮像光学系を介して形成される被写体の光像を示す模式図である。
　図１（ａ）および（ｂ）において、デジタルカメラ１は、カメラ本体２と撮像光学系３とで構成される。カメラ本体２内には、ブレ検出部４、撮像素子５、撮像回路６、ＣＰＵ７、記録部８、ブレ補正部９、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０等が備えられている。デジタルカメラ１の各機能からの信号はＣＰＵ７に入力され、デジタルカメラ１の各機能はＣＰＵ７の制御下にて動作する。
　撮像光学系３は、複数のレンズからなるレンズ群３０を備えている。撮像光学系３を介して形成される被写体の光像は、図２に示すように、結像されるｘｙ平面（以下、結像平面と言う）上において略円形の形状となり、イメージサークルＩＣと呼ばれる。また、図２に示した矩形の領域５ａは撮像素子５の撮像面５ａであり、撮像面５ａの中心が５ｃである。
　図１（ａ）の例では、カメラ本体２内には、上述した構成要素以外に、撮像素子移動部５０、撮像素子位置センサ５８、ブレ検出センサ４０等が備えられている。ブレ検出センサ４０、ブレ検出部４、ＣＰＵ７、ブレ補正部９、撮像素子移動部５０および撮像素子位置センサ５８は、本発明におけるブレ補正手段として機能する。
　また、図１（ｂ）の例では、撮像光学系３内には、撮像光学系移動部３１や撮像光学系位置センサ３３等が備えられている。撮像素子５、ブレ検出部４、ＣＰＵ７、ブレ補正部９、撮像光学系移動部３１および撮像光学系位置センサ３３は、本発明におけるブレ補正手段として機能する。
　なお、以下の説明においては、図に示すｘｙｚ３次元直交座標系を適宜用いて、方向および向きを示すこととする。
　ｚ軸方向は撮像光学系３の光軸Ｌに沿った方向であり、ｚ軸正方向は入射光の入射先となる向き（図において右向き）である。また、ｙ軸方向は、デジタルカメラ１を正位置に構えた時に地面に対して垂直方向であり、ｙ軸正方向は垂直上向き（図において上向き）である。さらに、ｘ軸方向は、デジタルカメラ１を正位置に構えた時に地面に対して水平方向であり、ｘ軸正方向は図面（紙面）に対する垂直下向きである。これらｘｙｚ軸は、デジタルカメラ１に対して相対的に固定される。
　図１（ａ）の例では、デジタルカメラ１の手ブレによる振動は、例えば角速度センサ等のブレ検出センサ４０によって検知され、ブレ検出センサ４０で検知された振動が、ブレ検知部４によってブレ信号４ａに変換され、ＣＰＵ７に入力される。
　ＣＰＵ７は、記録部８に記録されている中心位置情報に基づいて、撮像素子５を中心位置に移動させた後、ブレ信号４ａに基づいてブレ補正信号９ａを生成し、ブレ補正部９を介して撮像素子移動部５０を駆動して、撮像素子５を光軸Ｌに垂直なｘｙ平面内で移動させて、手ブレを補正する。撮像素子５の移動量は、撮像素子位置センサ５８によって検出され、ＣＰＵ７に入力されて、撮像素子５の移動制御にフィードバックされる。
　一方、図１（ｂ）の例では、例えば撮像素子５で撮像された画像の時間的な変化からブレ検知部４によってブレ信号４ａが生成され、ＣＰＵ７に入力される。ＣＰＵ７は、記録部８に記録されている中心位置情報に基づいて、撮像光学系３０を構成する光学素子の一部あるいは撮像光学系３０全体を中心位置に移動させる。
　次に、ＣＰＵ７は、ブレ信号４ａに基づいてブレ補正信号９ａを生成し、ブレ補正部９を介して撮像光学系移動部３１を駆動して、撮像光学系３０を構成する光学素子の一部あるいは撮像光学系３０全体を、光軸Ｌに垂直なｘｙ平面内で移動させて、ブレを補正する。撮像光学系３０の移動量は、撮像光学系位置センサ３３によって検出され、ＣＰＵ７に入力されて、撮像光学系３０の移動制御にフィードバックされる。
　次に、本発明における撮像装置の１例であるデジタルカメラ１の調整方法の実施の形態を、図３から図５を用いて説明する。図３は、中心位置情報を取得するための調整システムの１例を示すブロック図である。
　図３ではデジタルカメラ１は図１（ａ）に示した例を用いているが、図１（ｂ）に示したものであっても同じである。
　図３において、調整システム１００は、調整装置２００や均一輝度面３００等で構成される。調整装置２００は、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０５等で構成され、ＲＯＭ２０３に格納されたプログラムは、ＲＡＭ２０５上に展開されてＣＰＵ２０１により実行される。均一輝度面３００は、輝度箱や白チャート等の所定の明るさを持った均一な輝度の面である。
　デジタルカメラ１の撮像光学系３は、均一輝度面３００に対向して配置され、均一輝度面３００の像を撮像素子５の撮像面５ａ上に結像させる。撮像素子５の撮像面５ａ上の均一輝度面３００の像は、撮像素子５で撮像され、撮像回路６で画像信号６ａに変換されてＣＰＵ７に入力される。画像信号６ａは、ＣＰＵ７からＩ／Ｆ１０を介して調整装置２００のＣＰＵ２０１に送信される。
　ＣＰＵ２０１では、ＣＰＵ７から受信した画像信号６ａに基づいて、中心位置情報を取得するための処理が行われる。
　次に、中心位置情報を取得するための処理の１例について、図４および図５を用いて説明する。図４はデジタルカメラ１の調整方法の実施の形態を示すフローチャートであり、図５は撮像素子５の撮像面５ａ上の輝度分布の１例を示す模式図である。本実施の形態では、均一輝度面を撮像し、撮像面の四隅の輝度分布が略一致する時の撮像素子の位置を中心位置とする。
　図４のステップＳ１０１（初期位置移動工程）で、撮像素子５が初期位置に移動される。初期位置とは、撮像素子５の位置を検出するための撮像素子位置センサ５８の原点即ち検出範囲の中心位置であり、デジタルカメラ１が全て設計値通りに出来上がっているとすれば、図３に示す、撮像素子５の撮像面５ａの中心５ｃと、撮像光学系３の光軸Ｌとが一致する位置である。
　ステップＳ１０３で、カウンタｎが０（ゼロ）にリセットされる。ステップＳ１０５（撮像工程）で、撮像素子５によって撮像が行われ、撮像回路６で画像信号６ａに変換されて、ＣＰＵ７、Ｉ／Ｆ１０を介して画像信号６ａがＣＰＵ２０１に送信される。
　ステップＳ１１１（輝度分布演算工程）で、画像信号６ａに基づいて、撮像素子５の撮像面５ａ上の輝度分布が演算される。例えば、撮像面５ａ上の輝度分布が図５に示したように、最大輝度（１００％）の点から略同心円状に８０％、６０％と徐々に減衰していくような分布であったとする。
　ステップＳ１１３で、図５に示すように、所定の輝度値、１例として最大輝度の２０％の輝度を示す撮像素子５の撮像面５ａの四隅の位置を決定する。図５のように、最大輝度の２０％の輝度を示す撮像面５ａの上下端の水平行の画素の位置が、撮像光学系３の側から見て左上から時計回りにｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４として、同じく最大輝度の２０％の輝度を示す撮像素子５の撮像面５ａの左右端の垂直列の画素の位置が、撮像光学系３の側から見て左上から時計回りにｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４として決定される。所定の輝度値は、デジタルカメラ１の仕様や撮像光学系３の特性等から適宜決定される。
　ステップＳ１１５で、撮像面５ａの水平方向の長さをｌｘ、垂直方向の長さをｌｙとして、水平方向の中心ズレ情報Δｘと垂直方向の中心ズレ情報Δｙとが、以下の式に基づいて演算される。
　　Δｘ＝（（ｘ１＋ｘ３）／２＋（ｘ２＋ｘ４）／２）×１／２－ｌｘ／２
　　Δｙ＝（（ｙ１＋ｙ３）／２＋（ｙ２＋ｙ４）／２）×１／２－ｌｙ／２
　ステップＳ１１３およびステップＳ１１５は、本発明における中心ズレ情報演算工程である。
　ステップＳ１２１（中心一致判定工程）で、水平方向の中心ズレ情報Δｘと垂直方向の中心ズレ情報Δｙとがともに所定値以下か否かが確認される。ΔｘとΔｙとがともに所定値以下の場合（ステップＳ１２１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１３１（中心位置情報記録工程）で、現在の撮像素子５の位置を示す撮像素子位置センサ５８の位置情報５８ａが、中心位置情報として記録部８に書き込まれ、動作が終了される。
　ΔｘとΔｙとのどちらか一方が所定値よりも大きい場合（ステップＳ１２１；Ｎｏ）、ステップＳ１４１でカウンタｎが最大値ｎｍａｘに等しいまたは大きいか否かが確認される。等しいまたは大きい場合（ステップＳ１４１；Ｙｅｓ）、調整をｎｍａｘ回繰り返しても中心ズレ情報が収束しないとみなされて、ステップＳ１４３で不良処理が行われ、動作が終了される。ｎｍａｘの値および不良処理の内容は、調整システムに応じて適宜決定されればよい。
　カウンタｎが最大値ｎｍａｘよりも小さい場合（ステップＳ１４１；Ｎｏ）、ステップＳ１５１でカウンタｎに１が加算され、ステップＳ１５３で、撮像素子５が中心ズレ情報（Δｘ，Δｙ）だけ移動される。続いて、ステップＳ１０５に戻って、以降、上述した動作が繰り返される。ΔｘとΔｙとのどちらか一方だけが所定値よりも大きい場合（例えばΔｘだけ）には、大きい方（例えばΔｘ）だけを中心ズレ情報（例えばΔｘ）だけ移動してもよい。
　上述したように、本実施の形態によれば、撮像素子で均一輝度面を撮像し、撮像面の四隅の輝度分布が略一致する時の撮像素子の位置を中心位置とすることで、短時間で撮像素子の中心位置を調整することができるとともに、撮像面の四隅の輝度分布が略一致しているので、自然な輝度分布の画像を得ることができる。
　なお、上述したステップＳ１０１の初期位置を、撮像素子位置センサ５８の原点ではなく、過去の中心位置情報のデータの分布の中心値に設定してもよい。これによって、デジタルカメラ１の光軸Ｌと撮像素子５との現実の位置関係の誤差を考慮して中心位置情報を取得するための調整を行うことができるので、初期位置で調整が完了する確率が高くなり、調整時間の短縮が図れる。
　また、ステップＳ１１３で、撮像素子５を初期位置に移動させても、撮像面５ａ上の輝度分布がいびつで、所定の輝度値を示す撮像素子５の撮像面５ａの四隅の位置が決定できないような状態の場合に、撮像素子５の撮像面５ａ全体のシェーディング特性の分布の中心位置を演算で求め、その位置に撮像素子５の撮像面５ａの中心５ｃを移動させてから、ステップＳ１０３以降を実行させるようにしてもよい。
　これによって、撮像光学系３の光軸が設計値から大きくずれていても、シェーディング特性の分布の中心位置から調整を開始することで、撮像面５ａの四隅の位置を決定することができる。
　さらに、上述した実施の形態では、デジタルカメラ１が完成した状態で中心位置情報を取得するための調整を行ったが、撮像光学系３に撮像素子５、撮像素子位置センサ５８および撮像素子移動部５０が取り付けられた撮像ユニットの状態で中心位置情報を取得するための調整を行った後に、カメラ本体２に組み込んでもよい。
　この場合、中心位置情報を記録部８に書き込む代わりに、例えばバーコードに印刷して撮像ユニットに貼り付けておき、撮像ユニットをカメラ本体２に組み込むときに、バーコードから中心位置情報を読みとって、カメラ本体２内の記録部８に書き込んでもよい。
　これによって、例えば組立不良で中心位置情報を取得するための調整ができなかった場合のデジタルカメラ１の分解と再組立に要する時間と工数とを削減することができる。
　次に、中心位置情報を取得するための調整が終了した後の周辺光量分布の検査と、検査で不具合が生じた場合の対応方法について、図６を用いて説明する。図６は、周辺光量分布の検査と、検査で不具合が生じた場合の対応方法を説明するためのフローチャートである。
　周辺光量分布の検査に用いる検査装置は、図３に示した中心位置情報を取得するための調整システムと同様のものでよい。
　図６において、ステップＳ２０１で、デジタルカメラ１の記録部８に記録された中心位置情報が読み出される。ステップＳ２０３で、ステップＳ２０１で読み出された中心位置情報に従って、撮像素子５が中心位置に移動される。
　ステップＳ２０５で、撮像素子５によって撮像が行われ、撮像回路６で画像信号６ａに変換されて、ＣＰＵ７、Ｉ／Ｆ１０を介して画像信号６ａがＣＰＵ２０１に送信される。
　ステップＳ２０７で、画像信号６ａに基づいて、撮像素子５の撮像面５ａ上の輝度分布が演算される。ステップＳ２０９で、撮像素子５の撮像面５ａの四隅の所定の位置の輝度が比較される。
　ステップＳ２１１で、撮像面５ａの四隅の所定の位置の輝度の差が所定値以下であるか否かが確認される。所定値以下の場合（ステップＳ２１１；Ｙｅｓ）、ステップＳ２１３で記録部８にゲインＧ＝１が書き込まれ、動作が終了される。
　撮像面５ａの四隅の所定の位置の輝度の差が所定値よりも大きい場合（ステップＳ２１１；Ｎｏ）、ステップＳ２２１で、撮像面５ａの四隅の所定の位置の輝度の差が所定値以下となるためのゲインＧが演算される。ステップＳ２２３で、ステップＳ２２１で演算されたゲインＧが記録部８に書き込まれ、動作が終了される。
　記録部８に書き込まれたゲイン値Ｇは、デジタルカメラ１で実際に撮影された画像信号に対してデジタルカメラ１内で施される信号処理の際に、画像信号に乗算される。
　これによって、図４に示したデジタルカメラ１の調整方法によって取得された中心位置情報が示す中心位置に撮像素子５を移動させても、調整機と検査機との機差によって撮像面５ａ上の輝度分布に差が生じても、この差を補正することができる。
　以上に述べたように、本発明によれば、撮像素子の位置を初期位置に設定し、均一輝度面を撮像し、撮像面上の輝度分布を演算し、撮像面の四隅の輝度分布が略一致するか否かを判定し、略一致するまで撮像素子の位置を所定値づつ移動させて上記動作を繰り返し、略一致した時の撮像素子の位置を中心位置情報とすることで、短時間で撮像素子の中心位置を調整することができ、自然な輝度分布の画像を得ることができる撮像装置の調整方法を提供することができる。
　なお、本発明に係る撮像装置の調整方法および撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
　１　デジタルカメラ
　２　カメラ本体
　３　撮像光学系
　３０　レンズ群
　３１　撮像光学系移動部
　３３　撮像光学系位置センサ
　４　ブレ検出部
　４０　ブレ検出センサ
　５　撮像素子
　５ａ　（撮像素子５の）撮像面
　５ｃ　（撮像素子５の撮像面５ａの）中心
　５０　撮像素子移動部
　５８　撮像素子位置センサ
　６　撮像回路
　７　ＣＰＵ
　８　記録部
　９　ブレ補正部
　１０インターフェース（Ｉ／Ｆ）
　１００　調整システム
　２００　調整装置
　２０１　ＣＰＵ
　２０３　ＲＯＭ
　２０５　ＲＡＭ
　３００　均一輝度面
　ＩＣ　イメージサークル
　Ｌ　（撮像光学系３の）光軸

Claims (6)

  1. 　被写体の像を結像させる撮像光学系と、
    　前記撮像光学系の結像位置に配置され、撮像面を有し、前記撮像光学系によって前記撮像面上に結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
    　前記撮像光学系の光軸と前記撮像素子との相対位置を前記光軸に垂直な面内で移動させることで、前記撮像面に結像された被写体の像のブレを補正するブレ補正手段とを備え、
    　撮像時に、予め取得された中心位置情報に基づいて前記撮像素子の位置を設定する撮像装置の調整方法であって、
    　前記撮像素子の位置を初期位置に移動させる初期位置移動工程と、
    　前記初期位置において均一輝度面を撮像し、前記均一輝度面の像を画像信号に変換する撮像工程と、
    　前記撮像工程で得られた画像信号に基づいて、前記撮像面の輝度分布を演算する輝度分布演算工程と、
    　前記輝度分布の前記撮像面の四隅の情報から中心ズレ情報を演算する中心ズレ情報演算工程と、
    　前記中心ズレ情報に基づいて、前記撮像面の四隅の輝度分布が略一致したか否かを判定する中心一致判定工程と、
    　前記中心一致判定工程の結果に基づき、前記撮像面の四隅の輝度分布が略一致した時の前記撮像素子の位置を、中心位置情報として前記撮像装置に記録する中心位置情報記録工程とを備えたことを特徴とする撮像装置の調整方法。
  2. 　前記中心ズレ情報は、水平方向の情報Δｘと垂直方向の情報Δｙとからなり、
    　前記輝度分布の最大値に対して所定の割合だけ低い輝度を示す前記撮像面の上下端水平行上の画素の位置を、前記撮像光学系の側から見て左上から時計回りにｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４とし、
    　前記輝度分布の最大値に対して所定の割合だけ低い輝度を示す前記撮像面の左右端垂直列上の画素の位置を、前記撮像光学系の側から見て左上から時計回りにｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４とし、
    　前記撮像面の水平方向の長さをｌｘ、垂直方向の長さをｌｙとした時に、
    　　Δｘ＝（（ｘ１＋ｘ３）／２＋（ｘ２＋ｘ４）／２）×１／２－ｌｘ／２
    　　Δｙ＝（（ｙ１＋ｙ３）／２＋（ｙ２＋ｙ４）／２）×１／２－ｌｙ／２
    　であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の調整方法。
  3. 　前記ブレ補正手段は、前記撮像素子を前記光軸に垂直な面内で移動させる撮像素子移動部と、前記撮像素子の位置を検出する撮像素子位置センサを備え、
    　前記初期位置は、前記撮像素子位置センサの検出範囲の中心位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置の調整方法。
  4. 　前記ブレ補正手段は、前記撮像光学系の一部または全部を前記光軸に垂直な面内で移動させる撮像光学系移動部と、前記撮像光学系移動部で移動される前記撮像光学系の一部または全部の位置を検出する撮像光学系位置センサを備え、
    　前記初期位置は、前記撮像光学系位置センサの検出範囲の中心位置であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置の調整方法。
  5. 　前記初期位置は、過去の前記中心位置情報のデータの分布の中心値であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置の調整方法。
  6. 　被写体の像を結像させる撮像光学系と、
    　前記撮像光学系の結像位置に配置され、撮像面を有し、前記撮像光学系によって前記撮像面上に結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
    　前記撮像光学系の光軸と前記撮像素子との相対位置を前記光軸に垂直な面内で移動させることで、前記撮像面に結像された被写体の像のブレを補正するブレ補正手段とを備えた撮像装置において、
    　記録部を備え、
    　前記記録部に、請求項１から５の何れか１項に記載の撮像装置の調整方法により取得された中心位置情報が記録されていることを特徴とする撮像装置。
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