JP6087754B2 - Lens tilt detector - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、携帯電話用のカメラモジュールのレンズユニットのチルト方向およびチルト量を検出するためのレンズチルト検出装置に関する。 The present invention relates to a lens tilt detection device for detecting a tilt direction and a tilt amount of a lens unit of a camera module for a mobile phone, for example.
携帯電話用のカメラモジュールでは撮像素子のコンパクト化および非球面レンズの多様化により、レンズ群を光学ユニットに組込む際に、厳密な位置決め調整精度が要求されている。レンズ群はレンズユニットに組み込まれた後、レンズ駆動用のアクチュエータが搭載された光学ユニットとなる。このとき、光学ユニットの基準面に対してレンズユニットがチルトして組付調整される場合も多く、光学ユニットの光軸に対してレンズ群がチルトしており、これに撮像センサ調整なしで装着しても所望の性能を有するカメラモジュールを得ることができない。そのため、光学ユニットの状態でレンズ群のチルトを測定し、発生しているチルトを調整することが必要となる。 In camera modules for mobile phones, strict positioning adjustment accuracy is required when the lens group is incorporated into the optical unit due to the downsizing of the image sensor and the diversification of aspherical lenses. After the lens group is incorporated in the lens unit, it becomes an optical unit on which an actuator for driving the lens is mounted. At this time, the lens unit is often tilted and adjusted with respect to the reference plane of the optical unit, and the lens group is tilted with respect to the optical axis of the optical unit, and is mounted without adjusting the image sensor. Even in such a case, a camera module having desired performance cannot be obtained. Therefore, it is necessary to measure the tilt of the lens group in the state of the optical unit and adjust the generated tilt.
上記レンズチルト量の測定方法として、リング光源からリング照明を光学ユニットのレンズユニットに照射することで、そのレンズユニットの第1レンズの上面側で反射した光はレンズユニット奥に虚像を結像し、第1レンズの下面側で反射した光はレンズユニット手前に結像する。このため、リング照明の中心とレンズユニット中心を結ぶ光軸上に配置されたカメラでレンズユニットを観察すると、2つの大きさの異なるリング照明像が同心円上に確認できる。このとき第1レンズが傾斜すると、2つのリング照明像はレンズチルト方向にずれる。撮像センサ面に垂直でその中心を通る中心軸上にレンズユニット、リング照明、撮像カメラを配置し、この撮像カメラでレンズユニット上面を撮像して、上側リング像と下側リング像を検出する。レンズがX軸方向にチルトしている場合、リング像が紙面上下方向にシフトし、レンズがY軸方向にチルトしている場合、リング像が紙面左右方向にシフトする。2つのリング像の各像の重心が中心軸からシフトしている方向、量からレンズチルトを検出し、このチルト量を用いて調整する方法がある。 As a method of measuring the lens tilt amount, by irradiating the lens unit of the optical unit with ring illumination from the ring light source, the light reflected on the upper surface side of the first lens of the lens unit forms a virtual image in the back of the lens unit. The light reflected from the lower surface side of the first lens forms an image in front of the lens unit. For this reason, when the lens unit is observed with a camera arranged on the optical axis connecting the center of the ring illumination and the center of the lens unit, two different sizes of ring illumination images can be confirmed on concentric circles. At this time, when the first lens is tilted, the two ring illumination images are shifted in the lens tilt direction. A lens unit, ring illumination, and an imaging camera are arranged on a central axis that is perpendicular to the imaging sensor surface and passes through the center thereof, and an upper ring image and a lower ring image are detected by imaging the upper surface of the lens unit with this imaging camera. When the lens is tilted in the X-axis direction, the ring image is shifted in the vertical direction on the paper surface, and when the lens is tilted in the Y-axis direction, the ring image is shifted in the horizontal direction on the paper surface. There is a method in which the lens tilt is detected from the direction and amount in which the center of gravity of each of the two ring images is shifted from the central axis, and is adjusted using this tilt amount.
このとき、上記2つのリング像を検出して、重心位置を推定する画像処理技術において、リングの濃淡情報からエッジを検出して、円を検出する方法、予め用意してある所望の基準パターン画像を用いて、パターンマッチングによって円を検出する方法などが考えられる。 At this time, in the image processing technique for detecting the two ring images and estimating the position of the center of gravity, a method of detecting an edge from the density information of the ring and detecting a circle, a desired reference pattern image prepared in advance A method of detecting a circle by pattern matching using, etc. can be considered.
特許文献1では、画像中の中心位置を算出し、外形のエッジ情報を検出することで所望の形状を高精度に検出している。 In Patent Document 1, a desired shape is detected with high accuracy by calculating a center position in an image and detecting edge information of the outer shape.
円のエッジを検出する場合、レンズや照明へのゴミの付着等のノイズやエッジの先鋭度によって、円の検出精度に大きな影響を与え、エッジの先鋭度が不十分な場合には、円の充分な検出精度を得ることが困難であり、また本件のように検査対象として2つのリング状の結像画像があり、2つのリング状の結像画像が重なるような場合には、精度よく円を検出することが困難である。 When detecting the edge of a circle, noise such as dust adhering to the lens or illumination and the sharpness of the edge have a large effect on the detection accuracy of the circle, and if the edge sharpness is insufficient, When it is difficult to obtain sufficient detection accuracy, and there are two ring-shaped imaged images as inspection objects as in this case, and two ring-shaped imaged images overlap, a circle with high accuracy is obtained. Is difficult to detect.
また、パターンマッチングを用いる方法でも、2つのリング状の結像画像の状態が不定であり、リング状の結像画像が重なるような場合には、高精度な位置の検出は困難である。 Even in the method using pattern matching, the state of the two ring-shaped formed images is indefinite, and it is difficult to detect the position with high accuracy when the ring-shaped formed images overlap.
そこで、この発明の課題は、2つのリング状の結像画像が重なる場合でも、光学ユニットに対してレンズのチルト方向およびチルト量を正確に検出できるレンズチルト検出装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lens tilt detection device that can accurately detect the tilt direction and the tilt amount of a lens with respect to an optical unit even when two ring-shaped formed images overlap.
上記課題を解決するため、この発明のレンズチルト検出装置は、
発光面が略リング状のリング光源からの照明光を光学ユニットのレンズユニットの複数のレンズ面に照射し、その複数のレンズ面からの反射光により生成される上記リング光源の少なくとも2つ以上のリング状の結像画像のそれぞれの中心位置の相対的なずれ量に基づいて、上記レンズユニットのチルト量とチルト方向を検出するレンズチルト検出装置であって、
上記リング状の結像画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される画像信号を処理する画像処理装置と
を備え、
上記画像処理装置は、
上記リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部と、
上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部と、
上記輪郭線と上記面積とに基づいて、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部と、
上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線と、その外側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、上記結像画像のうちの上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線と、その内側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部と
を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a lens tilt detection device of the present invention is
Illumination light from a ring light source whose light emitting surface is substantially ring-shaped is applied to a plurality of lens surfaces of the lens unit of the optical unit, and at least two or more of the ring light sources generated by reflected light from the plurality of lens surfaces A lens tilt detection device that detects a tilt amount and a tilt direction of the lens unit based on a relative shift amount of each center position of a ring-shaped formed image,
An imaging means for capturing the ring-shaped image;
An image processing device for processing an image signal output from the imaging means,
The image processing apparatus includes:
A contour extraction unit for extracting a contour line of the ring-shaped image;
An area calculation unit for calculating the area of the figure surrounded by the contour line;
A ring detection unit that detects the center of a ring-shaped imaging image surrounded by the contour line based on the contour line and the area;
The center of the large ring is detected based on the outer contour line of the large ring in the imaged image and the area of the figure surrounded by the outer contour line. A ring detection correction unit that detects the center of the small ring based on the inner contour line of the small ring having a smaller diameter than the ring and the area of the figure surrounded by the inner contour line is provided.
この発明によれば、大リングの外側輪郭線の中心と、上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線の中心とを検出するので、2つのリング状の結像画像の輪郭線の一部が重なっている場合でも、正確に、2つのリング状の輪郭線の中心(円または矩形等の中心)を求めて、チルト方向およびチルト量を正確に検出することができる。 According to the present invention, since the center of the outer contour line of the large ring and the center of the inner contour line of the small ring having a smaller diameter than the large ring are detected, one of the contour lines of the two ring-shaped imaging images is detected. Even when the portions overlap, it is possible to accurately detect the center of two ring-shaped contour lines (the center of a circle or a rectangle) and accurately detect the tilt direction and the tilt amount.
以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
(実施形態1)
図1は、この発明の実施形態1のレンズチルト検出装置1の概略構成を示している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a lens tilt detection apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
このレンズチルト検出装置1は、リング光源2、撮像手段の一例としての撮像カメラ3、信号処理部8、画像処理部5、演算処理部6および表示部7などからなる。 The lens tilt detection device 1 includes a ring light source 2, an imaging camera 3 as an example of an imaging unit, a signal processing unit 8, an image processing unit 5, an arithmetic processing unit 6, a display unit 7, and the like.
上記リング光源2は、発光面が略円形のリング状の光源である。図2(A)はリング光源2の光の照射面21側から見た模式図である。上記照射面21は円形のリング状の蛍光管である。この他に、リング光源として、点光源であるLED(Light Emitting Diode)を円周上に同一間隔で設けたタイプ、あるいはそれに円形のリング状の面光源になる拡散板を貼り付けたもの、あるいは電球を用いてもよい。また、EL(Electro Luminescence)発光体を円周状に連続に形成したタイプでもよい。 The ring light source 2 is a ring-shaped light source having a substantially circular light emitting surface. FIG. 2A is a schematic view seen from the light irradiation surface 21 side of the ring light source 2. The irradiation surface 21 is a circular ring-shaped fluorescent tube. In addition to this, as a ring light source, LEDs (light emitting diodes) that are point light sources are provided on the circumference at the same interval, or a diffuser plate that is a circular ring-shaped surface light source is attached thereto, or A light bulb may be used. Further, a type in which EL (Electro Luminescence) light emitters are continuously formed in a circumferential shape may be used.
上記リング光源2からの光は、図1に示すように、光学ユニット4を照射する。この光学ユニット4は、図2の(B)に示すように、レンズ群41(図2(B)では3枚レンズL1,L2,L3からなる。)と、このレンズ群41が装着されたレンズホルダ42と、このレンズホルダ42を上下に駆動するためのアクチュエータ43とから構成されている。上記レンズ群41とレンズホルダ42とで、レンズユニット45を構成する。 The light from the ring light source 2 irradiates the optical unit 4 as shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the optical unit 4 includes a lens group 41 (consisting of three lenses L1, L2, and L3 in FIG. 2B) and a lens to which the lens group 41 is attached. It comprises a holder 42 and an actuator 43 for driving the lens holder 42 up and down. The lens group 41 and the lens holder 42 constitute a lens unit 45.
上記リング光源2からの光は、図1、図2の(B),図3−1の(A)に示すように、レンズ群41の第1レンズL1のレンズ面である上面S1で反射した像と、レンズ面である下面S2で反射した像とを形成する。上記撮像カメラ3は、この像をレンズユニット31で受光素子32に入射させる。上記受光素子32はCCD(Charge Coupled Devise)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの一般的に撮像カメラに用いられる受光素子である。 The light from the ring light source 2 is reflected by the upper surface S1, which is the lens surface of the first lens L1 of the lens group 41, as shown in FIGS. 1, 2B, and 3A. An image and an image reflected by the lower surface S2, which is a lens surface, are formed. The imaging camera 3 causes the lens unit 31 to make this image incident on the light receiving element 32. The light receiving element 32 is a light receiving element generally used in an imaging camera, such as a CCD (Charge Coupled Devise) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
上記受光素子32の撮像面上では、第1レンズL1の上面S1、下面S2で反射したリング光源2の像が結像される。上記リング光源2の像の形状は、受光素子32、レンズユニット31、リング光源2、第1レンズL1の位置関係、および撮像カメラ3の諸元設定に基づいて決定される。 On the imaging surface of the light receiving element 32, an image of the ring light source 2 reflected by the upper surface S1 and the lower surface S2 of the first lens L1 is formed. The shape of the image of the ring light source 2 is determined based on the positional relationship between the light receiving element 32, the lens unit 31, the ring light source 2, the first lens L 1, and the specification settings of the imaging camera 3.
上記受光素子32からの出力信号は、信号処理部8へ送られ、この信号処理部8は受光した像の光強度に相当するビデオ信号を発生させて、画像処理部5に送信する。この画像処理部5においては、受信したビデオ信号を画像信号に変換する。なお、上記信号処理部8は、受光素子32内に設けても良いし、演算処理部6内に設けてもよい。上記画像信号はマイクロコンピューターから構成される演算処理部6に送信され、演算により、リング画像の光強度の重心を求める。 The output signal from the light receiving element 32 is sent to the signal processing unit 8, which generates a video signal corresponding to the light intensity of the received image and transmits it to the image processing unit 5. The image processing unit 5 converts the received video signal into an image signal. The signal processing unit 8 may be provided in the light receiving element 32 or in the arithmetic processing unit 6. The image signal is transmitted to the arithmetic processing unit 6 composed of a microcomputer, and the center of gravity of the light intensity of the ring image is obtained by calculation.
上記演算処理部6は、得られた受光素子32の出力信号に基づいて、結像画像の中心のずれ量に対して演算処理を施して、第1レンズL1のチルト角を算出する。 The arithmetic processing unit 6 calculates the tilt angle of the first lens L1 by performing arithmetic processing on the shift amount of the center of the formed image based on the obtained output signal of the light receiving element 32.
上記画像処理部5および演算処理部6は、画像処理装置を構成する。この画像処理装置は、上記信号処理部8を含んでいてもよい。 The image processing unit 5 and the arithmetic processing unit 6 constitute an image processing apparatus. This image processing apparatus may include the signal processing unit 8.
上記画像処理装置によって、得られた画像や演算結果は表示部7に表示する。なお、表示部7には液晶ディスプレイやCRTディスプレイを採用する。 The image and the calculation result obtained by the image processing apparatus are displayed on the display unit 7. The display unit 7 employs a liquid crystal display or a CRT display.
また、通常、複数の第1〜第3レンズL1,L2,L3からなるレンズ群41は、高精度でチルト調整が行われて組み立てられている。その中でも、特に第1レンズL1は、光学性能に大きく影響するレンズであることが多いため、第1レンズL1のチルトがレンズ群41の光学性能を大きく左右する。 In general, the lens group 41 including the plurality of first to third lenses L1, L2, and L3 is assembled with tilt adjustment performed with high accuracy. Among these, in particular, the first lens L1 is often a lens that greatly affects the optical performance. Therefore, the tilt of the first lens L1 greatly affects the optical performance of the lens group 41.
そのため、上記レンズ群41のチルト調整する指標とするための第1レンズL1のチルト角を検出する検出方法について、以下に詳細に説明する。この検出方法は、第1レンズL1がチルトした際に生じる偏心の状態を求め、第1レンズL1のチルト角を検出するものである。 Therefore, a detection method for detecting the tilt angle of the first lens L1 used as an index for adjusting the tilt of the lens group 41 will be described in detail below. This detection method obtains the state of eccentricity that occurs when the first lens L1 is tilted, and detects the tilt angle of the first lens L1.
偏心と像の関係について図3−1の(A),(B)を用いて説明する。 The relationship between the eccentricity and the image will be described with reference to FIGS.
まず、第1レンズL1が両凸レンズである場合、リング光源2から発した光は、第1レンズL1の上面S1で発散反射し、点P1に虚像ができる。次に、第1レンズL1の上面を透過し下面で収束反射した光は、点P2に実像を結像する。これらの点P1,P2にできる像を撮像カメラ3で観測すると、第1レンズL1の上面S1に対して、点P1の虚像は奥に、点P2の実像は手前にできる。 First, when the first lens L1 is a biconvex lens, the light emitted from the ring light source 2 is divergently reflected by the upper surface S1 of the first lens L1, and a virtual image is formed at the point P1. Next, the light transmitted through the upper surface of the first lens L1 and converged and reflected by the lower surface forms a real image at the point P2. When the image formed at these points P1 and P2 is observed by the imaging camera 3, the virtual image at the point P1 is at the back and the real image at the point P2 is at the front with respect to the upper surface S1 of the first lens L1.
このとき、撮像カメラ3の被写界深度は、点P1からP2が同時に観測されるだけあることが望ましい。ただし、被写界深度が点P1からP2まで十分なくても、リング像の中心が測定できるだけの画像が得られれば問題ない。 At this time, it is desirable that the depth of field of the imaging camera 3 is such that only points P1 to P2 are observed simultaneously. However, even if the depth of field is not sufficient from the points P1 to P2, there is no problem if an image capable of measuring the center of the ring image is obtained.
また、図3−2の(B)のように、第1レンズL1が照明側からみて凸メニスカスレンズである場合、リング光源2から発した光は、まず、第1レンズL1の上面S1で発散反射して、点P1に虚像ができる。次に、第1レンズL1の上面を透過して下面で発散反射した光は、点P2に虚像を結像する。これらの点P1,P2にできる像を撮像カメラ3で観測すると、第1レンズL1の上面S1に対して、点P1,P2の虚像は奥にできる。 When the first lens L1 is a convex meniscus lens as viewed from the illumination side as shown in FIG. 3B, the light emitted from the ring light source 2 first diverges on the upper surface S1 of the first lens L1. Reflected to form a virtual image at the point P1. Next, the light transmitted through the upper surface of the first lens L1 and divergently reflected from the lower surface forms a virtual image at the point P2. When the images formed at these points P1 and P2 are observed by the imaging camera 3, the virtual images at the points P1 and P2 can be made deeper with respect to the upper surface S1 of the first lens L1.
なお、点P1とP1の光軸m方向の位置関係は、レンズ面の曲率によって決まるが、この発明では後述するように重要ではない。 The positional relationship between the points P1 and P1 in the direction of the optical axis m is determined by the curvature of the lens surface, but is not important in the present invention as described later.
また、図3−2の(C)のように、第1レンズL1が照明側からみて凹メニスカスレンズである場合、リング光源2から発した光は、まず、第1レンズL1の上面S1で収束反射して、点P1に実像ができる。次に、第1レンズL1の上面を透過して下面で収束反射した光は、点P2に実像を結像する。これらの点P1,P2にできる像を撮像カメラ3で観測すると、第1レンズL1の上面S1に対して、点P1,P2の像は上にできる。 When the first lens L1 is a concave meniscus lens as seen from the illumination side as shown in FIG. 3C, the light emitted from the ring light source 2 first converges on the upper surface S1 of the first lens L1. Reflected to form a real image at the point P1. Next, the light transmitted through the upper surface of the first lens L1 and converged and reflected by the lower surface forms a real image at the point P2. When the images formed at these points P1 and P2 are observed by the imaging camera 3, the images at the points P1 and P2 can be positioned above the upper surface S1 of the first lens L1.
また、図3−2の(D)のように、第1レンズL1が両凹レンズである場合、リング光源2から発した光は、まず、第1レンズL1の上面S1で収束反射して、点P1に実像ができる。次に、第1レンズL1の上面S1を透過して下面S2で発散反射した光は、点P2に虚像を結像する。これらの点P1,P2にできる像を撮像カメラ3で観測すると、第1レンズL1の上面S1に対して、点P1の像は上に、点P2の像は奥にできる。このように、レンズの形状に関係なく1枚のレンズの表面、裏面からの反射象が光軸m上に形成される。 As shown in FIG. 3D, when the first lens L1 is a biconcave lens, the light emitted from the ring light source 2 is first reflected and reflected by the upper surface S1 of the first lens L1. A real image is formed on P1. Next, the light transmitted through the upper surface S1 of the first lens L1 and divergently reflected at the lower surface S2 forms a virtual image at the point P2. When an image formed at these points P1 and P2 is observed by the imaging camera 3, the image at the point P1 can be on the upper side and the image at the point P2 can be located behind the upper surface S1 of the first lens L1. In this way, a reflection elephant from the front and back surfaces of one lens is formed on the optical axis m regardless of the shape of the lens.
また、第1レンズL1以外の複数のレンズがある場合も、それぞれの面からの反射光による像が生成されることになり、撮像カメラ3の被写界深度内の像が観測できる。 In addition, even when there are a plurality of lenses other than the first lens L1, an image by reflected light from each surface is generated, and an image within the depth of field of the imaging camera 3 can be observed.
例えば、図3−2の(E)のように、第1レンズL1が両凸レンズ、第2レンズL2が凹メニスカスレンズである場合、リング光源2の像は点P1〜P4に生成される。このとき、撮像カメラ3の被写界深度Wは点P1〜P4のすべての像を一度に観測できる設計であれば良いが、少なくとも2つ以上の像が観測できる設計が望ましい。(図3―2の(E)では被写界深度Wは点P1,P2の2点が一度に観測できる設計例。) For example, as shown in FIG. 3E, when the first lens L1 is a biconvex lens and the second lens L2 is a concave meniscus lens, an image of the ring light source 2 is generated at points P1 to P4. At this time, the depth of field W of the imaging camera 3 may be designed so that all images of the points P1 to P4 can be observed at a time, but a design capable of observing at least two images is desirable. (In (E) of FIG. 3-2, the depth of field W is a design example in which two points P1 and P2 can be observed at one time.)
次に、これらのリング照明の像がレンズチルトした場合の様子を図4の(A)、(B)、(C)に示す。図4の(A)、(B)、(C)の各々において、図中上部に受光素子32で得られた画像、図中下部にレンズホルダ42と第1レンズL1の傾斜状況を示す。 Next, FIGS. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C show how the ring illumination images are tilted. In each of FIGS. 4A, 4B, and 4C, an image obtained by the light receiving element 32 is shown in the upper part of the drawing, and the inclination state of the lens holder 42 and the first lens L1 is shown in the lower part of the drawing.
図4の(A)は第1レンズL1が傾斜していない場合を示す。このときに、受光素子32で得られる画像には、レンズホルダ42に対してのリング状光源2のリング像R1,R2(中心P1,P2)が現れる。この状態から図4の(B)に示すように、矢印W1の方向にレンズホルダ42を回転させると、リング光源2の像の中心位置P1,P2は、図中左右にずれて観測される。次に、図4のCに示すように、矢印W2の方向にレンズホルダ42を回転させると、リング光源2の像の中心位置P1,P2は、図中左右逆方向にずれて観測される。 FIG. 4A shows a case where the first lens L1 is not tilted. At this time, ring images R1 and R2 (centers P1 and P2) of the ring-shaped light source 2 with respect to the lens holder 42 appear in the image obtained by the light receiving element 32. When the lens holder 42 is rotated in the direction of the arrow W1 from this state, as shown in FIG. 4B, the center positions P1 and P2 of the image of the ring light source 2 are observed shifted to the left and right in the figure. Next, as shown in FIG. 4C, when the lens holder 42 is rotated in the direction of the arrow W2, the center positions P1 and P2 of the image of the ring light source 2 are observed shifted in the opposite directions in the figure.
このように、第1レンズL1が傾くと、レンズ面S1,S2は偏心することとなり、その偏心の状態は、得られた画像の相対位置関係から検出することができるので、検出した偏心の状態から、逆算して第1レンズL1のチルト角等を求めることができる。 As described above, when the first lens L1 is tilted, the lens surfaces S1 and S2 are decentered, and the decentered state can be detected from the relative positional relationship of the obtained image. Thus, the tilt angle of the first lens L1 can be obtained by reverse calculation.
すなわち、受光素子32の画像から、リング光源2の像R1,R2の中心位置P1,P2のずれ方向を検出することで、第1レンズL1のチルト方向を検出でき、リング状光源2の像の中心位置P1,P2の距離を検出することで、第1レンズL1のチルト角を検出することができる。つまり、第1レンズL1のチルトを補正するには、リング光源2の像R1,R2が同心円になり、かつ、中心位置P1,P2が重なるように調整することで行うことができる。これは、レンズの2つ以上の像の相対位置関係を検出することによりチルト量を検出しているため、レンズ外形が見えないレンズユニット45に搭載されたレンズに対して有効である。 That is, by detecting the shift direction of the center positions P1 and P2 of the images R1 and R2 of the ring light source 2 from the image of the light receiving element 32, the tilt direction of the first lens L1 can be detected, and the image of the ring light source 2 can be detected. By detecting the distance between the center positions P1 and P2, the tilt angle of the first lens L1 can be detected. That is, the tilt of the first lens L1 can be corrected by adjusting the images R1 and R2 of the ring light source 2 to be concentric circles and overlapping the center positions P1 and P2. This is effective for a lens mounted on the lens unit 45 where the lens outer shape cannot be seen because the tilt amount is detected by detecting the relative positional relationship between two or more images of the lens.
また、図5の(A)に示すように、レンズホルダのアパーチャーAPがレンズ中心に対してずれて形成されている場合に対しても、その影響を受けることなくリング像R1,R2が同心円上になって、中心P1,P2が重なっている場合、チルトがない状態と判断できる。 Further, as shown in FIG. 5A, the ring images R1 and R2 are concentric without being affected even when the aperture AP of the lens holder is formed to be shifted from the lens center. Thus, when the centers P1 and P2 overlap, it can be determined that there is no tilt.
次に、図5の(B)に示すように、矢印W1の方向にレンズホルダ42を回転させると、アパーチャーAPの位置に関係なくリング光源2の像の中心位置P1,P2は、図中左右にずれて観測される。 Next, as shown in FIG. 5B, when the lens holder 42 is rotated in the direction of the arrow W1, the center positions P1 and P2 of the image of the ring light source 2 are left and right in the figure regardless of the position of the aperture AP. Observed by
次に、図5の(C)に示すように、矢印W2の方向にレンズホルダ42を回転させると、リング光源2の像の中心位置P1,P2は、図中左右逆方向にずれて観測される。このように、第1レンズL1が傾くと、レンズ面S1,S2は偏心することとなり、その偏心の状態は、得られた画像の相対位置関係から検出することができるので、検出した偏心の状態から、逆算して第1レンズL1のチルト角等を求めることができる。 Next, as shown in FIG. 5C, when the lens holder 42 is rotated in the direction of the arrow W2, the center positions P1 and P2 of the image of the ring light source 2 are observed shifted in the opposite directions in the figure. The As described above, when the first lens L1 is tilted, the lens surfaces S1 and S2 are decentered, and the decentered state can be detected from the relative positional relationship of the obtained image. Thus, the tilt angle of the first lens L1 can be obtained by reverse calculation.
すなわち、受光素子32の結像画像から、リング光源2の像R1,R2の中心位置P1,P2のずれ方向を検出することで、第1レンズL1のチルト方向を検出でき、リング光源2の像の中心位置P1,P2の距離を検出することで、第1レンズL1のチルト角を検出することができる。 In other words, the tilt direction of the first lens L1 can be detected by detecting the shift direction of the center positions P1 and P2 of the images R1 and R2 of the ring light source 2 from the image formed by the light receiving element 32, and the image of the ring light source 2 can be detected. By detecting the distance between the center positions P1 and P2, the tilt angle of the first lens L1 can be detected.
なお、上記では第1レンズL1のみのリング状の結像画像での説明を行ったが、レンズが2枚以上で構成されたレンズユニットの場合で、2個以上のリング状の結像画像が得られる場合でも、同様にリング状の結像画像が同心円上になる状態がレンズチルトがない状態であり、それぞれのリング状の結像画像の中心位置の差分和によりチルト角が検出され、チルト発生によりそれぞれのリング状の結像画像が偏芯する方向を検出することでチルト方向が認識できる。 In the above description, the ring-shaped image formed only by the first lens L1 has been described. However, in the case of a lens unit including two or more lenses, two or more ring-shaped image formed are formed. Even when the image is obtained, the state where the ring-shaped image is concentrically is a state where there is no lens tilt, and the tilt angle is detected by the sum of the differences between the center positions of the respective ring-shaped image images. The tilt direction can be recognized by detecting the direction in which each ring-shaped formed image is decentered due to the occurrence.
次に、このレンズチルト検出装置1を用いて、この実施形態1のレンズチルト調整方法を、撮像カメラモジュールの組立て装置に実施するフローについて説明する。このフローは演算処理部6におけるプログラムからの指示で実行される。このプログラムは演算処理部6における図示しないROMやRAMに記憶されている。 Next, a description will be given of a flow in which the lens tilt adjustment method according to the first embodiment is implemented in the imaging camera module assembling apparatus using the lens tilt detection apparatus 1. This flow is executed by an instruction from the program in the arithmetic processing unit 6. This program is stored in a ROM or RAM (not shown) in the arithmetic processing unit 6.
図6の(A)に示すように、まずカメラモジュール用の撮像センサ9を図示しない組立て装置にセットし、組み立て装置の組み立て基準軸m上に配置したチルトセンサ10にて基準軸mに対する撮像センサ9の受光面のチルト量α1を測定する。kは、上記受光面の法線である。 As shown in FIG. 6A, first, the image sensor 9 for the camera module is set in an assembly device (not shown), and the image sensor with respect to the reference axis m is tilted by the tilt sensor 10 disposed on the assembly reference axis m of the assembly device. The tilt amount α1 of the light receiving surface 9 is measured. k is a normal line of the light receiving surface.
次に、図6の(B)に示すように、カメラモジュール用の光学ユニット4を組立て装置にセットし、組み立て装置の組み立て基準軸m上に配置したレンズチルト検出装置1にて基準軸mに対するレンズ群41のチルト量α2を測定する。 Next, as shown in FIG. 6B, the optical unit 4 for the camera module is set in the assembling apparatus, and the lens tilt detection apparatus 1 disposed on the assembling reference axis m of the assembling apparatus is used with respect to the reference axis m. The tilt amount α2 of the lens group 41 is measured.
上記の測定結果に従い、
(i)カメラモジュールとしては撮像センサ9をチルトα1からレンズチルトα2に修正して、光学ユニット4に相対的な位置調整をした後、組み付けてカメラモジュールを組み立てる、あるいは
(ii)光学ユニット4をチルトα2から撮像センサ9のチルトα1に修正して撮像センサ9に相対的な位置調整をした後、組み付けてカメラモジュールを組み立てる、あるいは
(iii)基準軸mに対して撮像センサ9のチルト量α1が0になるように修正し、レンズユニット41のチルト量α1が0になるように光学ユニット4の姿勢を修正し、修正された撮像センサ9と光学ユニット4との相対的な位置調整をした後、組み付けてカメラモジュールを組み立てる。
According to the above measurement results,
(I) As the camera module, the image sensor 9 is corrected from the tilt α1 to the lens tilt α2 and the relative position is adjusted with respect to the optical unit 4 and then assembled to assemble the camera module, or (ii) the optical unit 4 is assembled. After correcting the tilt α2 to the tilt α1 of the image sensor 9 and adjusting the relative position to the image sensor 9, the camera module is assembled by assembling, or (iii) the tilt amount α1 of the image sensor 9 with respect to the reference axis m Is corrected so that the tilt amount α1 of the lens unit 41 becomes 0, the posture of the optical unit 4 is corrected, and the relative position adjustment between the corrected image sensor 9 and the optical unit 4 is performed. After that, the camera module is assembled by assembling.
以上な方法のいずれかにより組み立てられたカメラモジュールに対して、図6の(C)(図は上記(i)の方法で組み立てられた場合)のように基準軸mに対して垂直に配置された撮像チャートCを撮像センサ9で撮像して撮像特性を確認して製品検査を行う。 With respect to the camera module assembled by any of the above methods, the camera module is arranged perpendicular to the reference axis m as shown in FIG. 6C (when the figure is assembled by the method of (i) above). The image pickup chart C is picked up by the image pickup sensor 9, the image pickup characteristic is confirmed, and the product inspection is performed.
上記レンズチルト検出装置1の画像処理装置(5,6)における基本処理のフローを、図7を参照しながら説明する。 A flow of basic processing in the image processing device (5, 6) of the lens tilt detection device 1 will be described with reference to FIG.
まず、上記撮像手段としての撮像カメラ3から図8−1の(A)のような2つのリング状の結像画像つまり撮像画像を取り込み(図7のステップ#1)、その撮像画像に対して、マスク処理部でまず不要な背景情報をカットして除去する(ステップ#2)。 First, two ring-shaped formed images as shown in FIG. 8-1 (A) are captured from the imaging camera 3 as the imaging means (step # 1 in FIG. 7). First, unnecessary background information is cut and removed by the mask processing unit (step # 2).
次に、ノイズカット処理部で画像のノイズ情報をカットする(ステップ#3)。このノイズカット処理では、ガウシアン、ブラ―、メディアン等のフィルタ処理やオープニング、クロージング処理等の一般的なノイズカット処理を施し、円検出に適した所望の画像を生成する。 Next, noise information of the image is cut by the noise cut processing unit (step # 3). In this noise cut processing, general noise cut processing such as filtering processing such as Gaussian, blur, and median, opening, and closing processing is performed to generate a desired image suitable for circle detection.
次に、図8−1の(B)に示すように、二値化処理部で画像を所定の輝度値を閾値として、検出候補を画素が白画像となる二値化処理を行った後(ステップ#4)、マスク処理部でマスク処理を行い(ステップ#5)、二値化画像の輪郭を抽出する輪郭抽出部にて、二値化画像中の輪郭を抽出する(ステップ#6)。 Next, as shown in (B) of FIG. 8A, after the binarization processing unit performs binarization processing in which the detection candidate is a white image with a predetermined luminance value as a threshold value ( In step # 4), mask processing is performed by the mask processing unit (step # 5), and the contour extraction unit that extracts the contour of the binarized image extracts the contour in the binarized image (step # 6).
次に、全輪郭画像の検査が完了したか否かを判断し(ステップ#7)、否ならば、ステップ#8に進み、是ならば、ステップ#9に進む。 Next, it is determined whether or not the inspection of all the contour images has been completed (step # 7). If not, the process proceeds to step # 8. If YES, the process proceeds to step # 9.
ステップ#8では、輪郭画像の検査が完了していない輪郭について、輪郭抽出部で抽出した輪郭内を白画像となるように塗りつぶし、面積を算出して、ステップ#7に戻る。 In step # 8, for the contour for which the inspection of the contour image has not been completed, the contour extracted by the contour extraction unit is filled so as to be a white image, the area is calculated, and the process returns to step # 7.
ステップ#9では、図8−2の(C),(D),(E),(F)に示すように、個別に抽出した全ての輪郭画像に対してリング検出の一例としての円検出を行う。ここで所望の面積範囲内にある輪郭のみを抽出し、リング検出部の一例としての円検出部において、塗りつぶした輪郭画像から重心座標を算出する(ステップ#9)。この輪郭画像の重心(x、y)は、画像処理において一般的な画像中の1次モーメントを、算出した輪郭面積で割ることで算出している。 In step # 9, as shown in (C), (D), (E), and (F) of FIG. 8-2, circle detection as an example of ring detection is performed on all individually extracted contour images. Do. Here, only the contour within the desired area range is extracted, and the center of gravity coordinates are calculated from the filled contour image in the circle detection unit as an example of the ring detection unit (step # 9). The center of gravity (x, y) of the contour image is calculated by dividing the first moment in a general image in image processing by the calculated contour area.
次に、リング検出補正部の一例としての円検出補正部において、大リングの外側輪郭線と、その大リングよりも小径な小リングの内側輪郭線とから、夫々の円を推定して、夫々の中心座標を推定して、夫々の円検出の補正を行う(ステップ#10)。より詳しくは、二値化処理部での二値化画像において、大リングの外側輪郭と、その大リングよりも小径の小リングの内側輪郭の重心位置情報を用い、リング推定部の一例としての円推定部で例えばハフ変換を用いた形状検出によって円を推定して、中心座標を推定して、円検出の補正を行う。円の推定は上述の方法の他に、テンプレート画像を作成し、相似度を算出することによる円検出でもよい。 Next, in the circle detection correction unit as an example of the ring detection correction unit, each circle is estimated from the outer contour line of the large ring and the inner contour line of the small ring having a smaller diameter than the large ring, respectively. The center coordinates are estimated, and each circle detection is corrected (step # 10). More specifically, in the binarized image in the binarization processing unit, the center of gravity position information of the outer contour of the large ring and the inner contour of the small ring having a smaller diameter than the large ring is used as an example of the ring estimation unit. The circle estimation unit estimates a circle by shape detection using, for example, Hough transform, estimates center coordinates, and corrects circle detection. In addition to the method described above, the circle may be estimated by creating a template image and calculating the similarity.
これらの方法を用いて、円検出の補正を行って、大円、小円それぞれの内外の輪郭線を抽出して、大リングの中心つまり重心(x1,y1)および小リングの中心つまり重心(x0,y0)を算出する(ステップ#11)。さらに、大リングおよび小リングの夫々の重心位置の平均値を求めることで、高精度に大および小リングの重心を算出することが可能になる。 Using these methods, correction of circle detection is performed to extract the inner and outer contours of the large circle and the small circle, and the center or centroid (x1, y1) of the large ring and the center or centroid of the small ring ( x0, y0) is calculated (step # 11). Further, by obtaining the average value of the center of gravity positions of the large ring and the small ring, it becomes possible to calculate the center of gravity of the large and small rings with high accuracy.
上述のように、リング検出補正部の一例としての円検出補正部を使用する理由として、レンズチルト量が大きくなると、図9に示すように、大円の内側輪郭と小円の外側輪郭が重なる場合があることが挙げられる。この場合、輪郭抽出、面積算出による円検出のみの場合、大円の内側と小円の外側の輪郭が一体化してしまい、円の検出および重心の算出が不可能になる。また、検出する円の径のみをパラメータとした、ハフ変換やパターンマッチングによる円推定のみでは誤差が非常に大きくなる。そこで大リングの外側輪郭線と小リングの内側輪郭線の重心情報を用いて、円検出補正部で円推定を行なうと、大リングの外側輪郭線、小リングの内側輪郭線の重心位置を高精度に算出することが可能になる。 As described above, as a reason for using the circle detection correction unit as an example of the ring detection correction unit, as the lens tilt amount increases, as shown in FIG. 9, the inner contour of the great circle and the outer contour of the small circle overlap. It may be mentioned that there are cases. In this case, in the case of only circle detection by contour extraction and area calculation, the contours inside the large circle and the contour outside the small circle are integrated, making it impossible to detect the circle and calculate the center of gravity. Further, an error becomes very large only by circle estimation by Hough transform or pattern matching using only the diameter of the circle to be detected as a parameter. Therefore, if circle estimation is performed by the circle detection correction unit using the center of gravity information of the outer contour of the large ring and the inner contour of the small ring, the center of gravity position of the outer contour of the large ring and the inner contour of the small ring is increased. It becomes possible to calculate with accuracy.
上記のように、画像処理装置(5,6)で画像中の2つのリング状の結像画像、つまり、リング画像の重心位置を高精度に算出することで、演算処理装置(5,6)でのリングのずれ量算出を高精度に行うことが可能になり、より高精度なレンズチルト調整が可能になる。 As described above, the image processing device (5, 6) calculates the two ring-shaped formed images in the image, that is, the position of the center of gravity of the ring image with high accuracy. It is possible to calculate the amount of deviation of the ring with high accuracy, and to adjust the lens tilt with higher accuracy.
(実施形態2)
図10は、この実施形態2のレンズチルト検出装置の画像処理部のフローチャートである。
(Embodiment 2)
FIG. 10 is a flowchart of the image processing unit of the lens tilt detection apparatus according to the second embodiment.
この実施形態2のレンズチルト検出装置は、図10に示す画像処理装置の構成のみが、実施形態1と異なるので、それ以外の要素については、実施形態1の図および説明を援用して、詳しい説明は省略する。 The lens tilt detection apparatus according to the second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the image processing apparatus illustrated in FIG. 10. The other elements are described in detail with reference to the drawings and the description of the first embodiment. Description is omitted.
また、この実施形態2の画像処理装置の処理を示す図10のフローチャートにおけるステップ#1〜#8は、実施形態1の画像処理装置(5,6)の処理を示す図7のフローチャートにおけるステップ#1〜#8と全く同じであるので、同じ参照番号を付して、説明を省略し、異なるステップ#19〜#22のみを以下に説明する。 Further, steps # 1 to # 8 in the flowchart of FIG. 10 showing the processing of the image processing apparatus of the second embodiment are steps # in the flowchart of FIG. 7 showing the processing of the image processing apparatus (5, 6) of the first embodiment. 1 to # 8, which are the same as those in FIG. 1, the same reference numerals are assigned and description thereof is omitted, and only different steps # 19 to # 22 will be described below.
図10のステップ#19において、抽出された輪郭画像の円候補から、円を検出する。具体的には、図12に示すように、リング検出部の一例としての円検出部において、
(i)円候補71の重心位置g(x、y)の算出し、
(ii)円候補71の面積Aを算出し、
(iii)円候補71を真円と仮定し、面積Aから半径r=sqrt(A/PI)の算出し、
(iv)重心位置g(x、y)を重心としたテンプレート円画像72を作成し、
(v)上記作成したテンプレート円画像72と上記抽出した円候補71とのテンプレートマッチングを行って、画像の相似度を算出する。閾値以上の場合のみ、検出円輪郭として採用する。テンプレートマッチングでは、画像中のモーメント情報からなる特徴量を算出して、一致度を求めている。
In step # 19 of FIG. 10, a circle is detected from the extracted circle candidates of the contour image. Specifically, as shown in FIG. 12, in a circle detection unit as an example of a ring detection unit,
(I) calculating the center of gravity position g (x, y) of the circle candidate 71;
(Ii) Calculate the area A of the circle candidate 71,
(Iii) Assuming that the circle candidate 71 is a perfect circle, the radius r = sqrt (A / PI) is calculated from the area A;
(Iv) Create a template circle image 72 with the center of gravity g (x, y) as the center of gravity,
(V) Template matching between the created template circle image 72 and the extracted circle candidate 71 is performed to calculate the similarity of the images. Only when it is equal to or greater than the threshold value, it is adopted as the detection circle contour. In template matching, a feature amount consisting of moment information in an image is calculated to obtain a degree of coincidence.
ステップ#20で、円検出時に大リングの内側輪郭線と、小リングの外側輪郭線とが検出できていないかが判断されて、否のときは、ステップ#21に進んで、大リングの重心(x1,y1)および小リングの重心(x0,y0)を算出し、是のときは、ステップ#22に進む。 In step # 20, it is determined whether the inner contour line of the large ring and the outer contour line of the small ring have not been detected when the circle is detected. If not, the process proceeds to step # 21, where the center of gravity ( x1, y1) and the center of gravity (x0, y0) of the small ring are calculated. If YES, the process proceeds to step # 22.
ステップ#22では、リング検出補正部の一例としての円検出補正部によって、実施形態1の図7のステップ#10と全く同様に、各輪郭の円推定を行って、円検出の補正を行う。この円検出の補正は、大リングの内側輪郭と小リングの外側輪郭が上述の検出から漏れた場合のみ、行われる。こうすることによって、画像処理の効率化が可能であり、高精度で高速なレンズチルトの方向および量の検出が可能になる。 In step # 22, the circle detection correction unit as an example of the ring detection correction unit performs circle estimation of each contour and corrects the circle detection in exactly the same manner as in step # 10 of FIG. 7 of the first embodiment. This circle detection correction is performed only when the inner contour of the large ring and the outer contour of the small ring are leaked from the above detection. By doing so, it is possible to improve the efficiency of image processing, and it is possible to detect the direction and amount of lens tilt with high accuracy and high speed.
(実施形態3)
図12の(A),(B)は、この実施形態3のレンズチルト検出装置の概略構成およびリング光源22を示す図である。
(Embodiment 3)
12A and 12B are diagrams showing a schematic configuration of the lens tilt detection apparatus of the third embodiment and a ring light source 22. FIG.
この実施形態3のレンズチルト検出装置11は、図12に示すリング光源22の構成のみが、図1に示す実施形態1の構成と異なるので、それ以外の構成要素については、実施形態1の構成要素と同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。 The lens tilt detection device 11 of the third embodiment is different from the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 only in the configuration of the ring light source 22 shown in FIG. 12, and the other components are the same as those of the first embodiment. The same reference numerals as those of the elements are attached, and detailed description is omitted.
このリング光源22は、図12の(B)に示すように、円形のリング状ではなくて、中心に空間がある矩形のリング状である。 As shown in FIG. 12B, the ring light source 22 is not a circular ring shape but a rectangular ring shape having a space at the center.
この矩形のリング光源22からの照射光を、光学ユニット4に照射することで、図13に示すように、大きさの異なる略矩形の帯状の結像画像61,62が生成される。実施形態1,2と同様の画像処理のフローで、2つの帯状の結像画像の中心位置63,64のずれを算出することで、レンズチルト量の算出が可能である。 By irradiating the optical unit 4 with the irradiation light from the rectangular ring light source 22, as shown in FIG. 13, substantially rectangular strip-shaped imaging images 61 and 62 having different sizes are generated. The lens tilt amount can be calculated by calculating the shift between the center positions 63 and 64 of the two strip-shaped formed images in the same image processing flow as in the first and second embodiments.
このように、リング状光源は必ずしも円形状である必要がなく、結像画像が帯状の像になる場合であればどのような光源でも、レンズチルト量の検出が可能である。 Thus, the ring-shaped light source does not necessarily have a circular shape, and the lens tilt amount can be detected by any light source as long as the formed image is a band-shaped image.
(実施形態4)
この実施形態4のレンズチルト検出装置は、実施形態1の構成とは、リング検出補正部の一例としての円検出補正部(実施形態1では、図7の#10)の構成のみが異なり、それ以外の構成は実施形態1の構成と同じなので、実施形態1の図7および説明を援用する。
(Embodiment 4)
The lens tilt detection apparatus of the fourth embodiment differs from the configuration of the first embodiment only in the configuration of a circle detection correction unit (# 10 in FIG. 7 in the first embodiment) as an example of a ring detection correction unit. Since the other configuration is the same as the configuration of the first embodiment, FIG. 7 and the description of the first embodiment are used.
上記円検出補正部#10は、輪郭抽出部#6(図7を参照)で抽出した輪郭線の真円度を算出する真円度算出手段を含み、上記真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作を行う。 The circle detection correction unit # 10 includes roundness calculation means for calculating the roundness of the contour line extracted by the contour extraction unit # 6 (see FIG. 7), and the roundness is determined by a predetermined threshold. The correction operation is performed only in the following cases.
この実施形態4によれば、上記輪郭線の真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作を行うから、無駄な補正を行うことが無くて、チルト方向およびチルト量の検出速度を向上できる。 According to the fourth embodiment, the correction operation is performed only when the roundness of the contour line is equal to or less than a predetermined threshold value. Therefore, there is no unnecessary correction, and the tilt direction and the tilt amount are not performed. Detection speed can be improved.
上記実施形態1〜4のリング光源2,22は、発光面が連続した略円形のリング、または、連続した略矩形のリングであったが、発光面は、一部が切断された実質的に円形、または、一部が切断された実質的に矩形であってもよい。 The ring light sources 2 and 22 of the first to fourth embodiments are substantially circular rings having continuous light emitting surfaces or continuous rectangular rings having substantially continuous light emitting surfaces. It may be circular or substantially rectangular with a portion cut.
この発明および実施形態を纏めると、次のようになる。 The present invention and the embodiment are summarized as follows.
この発明のチルト検出装置は、
発光面が略リング状のリング光源2,22からの照明光を光学ユニット4のレンズユニット45の複数のレンズ面S1,S2に照射し、その複数のレンズ面S1,S2からの反射光により生成される上記リング光源2,22の少なくとも2つ以上のリング状の結像画像のそれぞれの中心位置の相対的なずれ量に基づいて、上記レンズユニット45のチルト量とチルト方向を検出するレンズチルト検出装置であって、
上記リング状の結像画像を撮像する撮像手段3と、
上記撮像手段から出力される画像信号を処理する画像処理装置(5,6)と
を備え、
上記画像処理装置(5,6)は、
上記リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部(#6)と、
上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部(#8)と、
上記輪郭線と上記面積とに基づいて、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部(#9,#19)と、
上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線と、その外側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、上記結像画像のうちの上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線と、その内側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部(#11,#22)と
を備えることを特徴としている。
The tilt detection device of the present invention is
Illumination light from the ring light sources 2 and 22 having a substantially light-emitting surface is irradiated onto the plurality of lens surfaces S1 and S2 of the lens unit 45 of the optical unit 4, and generated by reflected light from the plurality of lens surfaces S1 and S2. The lens tilt for detecting the tilt amount and the tilt direction of the lens unit 45 based on the relative shift amount of the center position of each of the ring-shaped formed images of the ring light sources 2 and 22 A detection device,
Imaging means 3 for imaging the ring-shaped image,
An image processing device (5, 6) for processing an image signal output from the imaging means,
The image processing device (5, 6)
An outline extraction unit (# 6) for extracting an outline of the ring-shaped image;
An area calculation unit (# 8) for calculating the area of the figure surrounded by the outline,
A ring detector (# 9, # 19) for detecting the center of the ring-shaped image surrounded by the contour line based on the contour line and the area;
The center of the large ring is detected based on the outer contour line of the large ring in the imaged image and the area of the figure surrounded by the outer contour line. Ring detection correction units (# 11, # 22) for detecting the center of the small ring based on the inner contour line of the small ring having a smaller diameter than the ring and the area of the figure surrounded by the inner contour line It is characterized by providing.
上記構成のチルト検出装置によれば、大きさの異なる2つのリング状の結像画像のできる高さが異なり、撮像手段3の被写界深度が充分でなくて、結像画像の輪郭線が鮮明でない場合でも、上記輪郭抽出部(#6)、面積算出部(#8)およびリング検出部(#9)によって、エッジ情報に影響を受けずに、簡易的に円や矩形等のリングの中心を検出することができる。 According to the tilt detection apparatus having the above-described configuration, the heights of two ring-shaped formed images having different sizes are different, the depth of field of the imaging unit 3 is not sufficient, and the contour line of the formed image is Even if the image is not clear, the contour extraction unit (# 6), area calculation unit (# 8), and ring detection unit (# 9) can be used to easily change the shape of a ring such as a circle or a rectangle without being affected by edge information. The center can be detected.
また、上記リング検出補正部(#11,#22)は、上記大リングの場合、その大リングの外側輪郭線の中心を検出し、一方、上記小リングの場合、その小リングの内側輪郭線の中心を検出するので、2つのリング状の輪郭線の一部が重なっている場合でも、正確に、2つのリング状の輪郭線の中心(円または矩形の中心)を求めて、チルト方向およびチルト量を正確に検出することができる。 In the case of the large ring, the ring detection correction unit (# 11, # 22) detects the center of the outer contour line of the large ring, while in the case of the small ring, the inner contour line of the small ring. Since the center of the two ring-shaped contour lines overlaps, the center of the two ring-shaped contour lines (the center of a circle or a rectangle) is accurately obtained, and the tilt direction and The amount of tilt can be accurately detected.
また、この発明によれば、大きさの異なる2つのリング状の結像画像が重なっていない場合であれば、その結像画像の輪郭が鮮明でない場合でも、上記輪郭抽出部(#6)およびリング検出部(#9,#19)によって、エッジ情報に影響を受けずに、簡易的に、リング状の結像画像の中心を検出することができて、チルトの検出速度を向上することができる。 In addition, according to the present invention, if the two ring-shaped formed images having different sizes do not overlap, the contour extracting unit (# 6) and The ring detection unit (# 9, # 19) can easily detect the center of the ring-shaped formed image without being affected by the edge information, thereby improving the tilt detection speed. it can.
1実施形態では、
上記リング検出部(#19)は、上記面積算出部(#8)で算出した面積と同等の面積を有するテンプレートリング画像と、上記輪郭線で囲まれた図形とのテンプレートマッチングをおこなって、閾値以上の相似度を有するときに、上記輪郭線がリングの輪郭であるとして採用する。
In one embodiment,
The ring detection unit (# 19) performs template matching between a template ring image having an area equivalent to the area calculated by the area calculation unit (# 8) and a figure surrounded by the contour line, thereby obtaining a threshold value. When having the above similarity, the contour line is adopted as the contour of the ring.
上記実施形態によれば、上記面積算出部(#8)で算出した面積と同等の面積を有するテンプレートリング画像と、上記輪郭線で囲まれた図形とのテンプレートマッチングをおこなうので、面積情報のみのリングの検出の場合でも、チルト方向およびチルト量の検出精度を向上することができる。 According to the above embodiment, template matching is performed between the template ring image having an area equivalent to the area calculated by the area calculation unit (# 8) and the figure surrounded by the outline, so only the area information is included. Even in the case of ring detection, the detection accuracy of the tilt direction and the tilt amount can be improved.
1実施形態では、
上記リング検出補正部(#11,#22)は、上記輪郭線のハフ変換によって、上記リング状の結像画像の中心を推定するリング推定部を含む。
In one embodiment,
The ring detection correction unit (# 11, # 22) includes a ring estimation unit that estimates the center of the ring-shaped formed image by the Hough transform of the contour line.
上記実施形態によれば、上記輪郭線のハフ変換によって、上記リング状の結像画像の中心を推定するので、より精度高く、チルト方向およびチルト量を検出することができる。 According to the embodiment, since the center of the ring-shaped image is estimated by the Hough transform of the contour line, the tilt direction and the tilt amount can be detected with higher accuracy.
1実施形態では、
上記リング検出補正部は、上記結像画像の真円度を算出する真円度算出手段を含み、上記真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作をする。
In one embodiment,
The ring detection correction unit includes roundness calculation means for calculating the roundness of the formed image, and performs an operation for correction only when the roundness is equal to or less than a predetermined threshold.
上記実施形態によれば、上記リング検出補正部が、結像画像の真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作を行うから、無駄な補正を行うことが無くて、チルトの検出速度を向上できる。 According to the above embodiment, the ring detection correction unit performs the correction operation only when the roundness of the formed image is equal to or less than a predetermined threshold value. The tilt detection speed can be improved.
1実施形態では、
上記リング光源2,22は、発光面が略円あるいは略矩形のリング状である。
In one embodiment,
The ring light sources 2 and 22 have a ring shape whose light emitting surface is substantially circular or substantially rectangular.
上記実施形態によれば、上記リング光源2,22は、発光面が略円あるいは略矩形のリング状であるから、種々の構造に適合できる。 According to the embodiment described above, the ring light sources 2 and 22 can be adapted to various structures because the light emitting surface has a substantially circular or substantially rectangular ring shape.
上記実施形態1〜4および変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。 Of course, the constituent elements described in the first to fourth embodiments and the modification examples may be combined as appropriate, and may be appropriately selected, replaced, or deleted.
1 レンズチルト検出装置
2,22 リング光源
3 撮像カメラ
4 光学ユニット
5 矩形照明
10 チルトセンサ
21 照射面
31,45 レンズユニット
32 受光素子
41 レンズ群
L1,L2,L3 レンズ
42 レンズホルダ
43 アクチュエータ
71 円候補
72 テンプレート円画像
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens tilt detection apparatus 2,22 Ring light source 3 Imaging camera 4 Optical unit 5 Rectangular illumination 10 Tilt sensor 21 Irradiation surface 31, 45 Lens unit 32 Light receiving element 41 Lens group L1, L2, L3 Lens 42 Lens holder 43 Actuator 71 Circle candidate 72 template circle image
Claims (5)
上記リング状の結像画像を撮像する撮像手段と、
上記撮像手段から出力される画像信号を処理する画像処理装置と
を備え、
上記画像処理装置は、
上記リング状の結像画像の輪郭線を抽出する輪郭抽出部と、
上記輪郭線で囲まれた図形の面積を算出する面積算出部と、
上記輪郭線と上記面積とに基づいて、上記輪郭線に囲まれたリング状の結像画像の中心を検出するリング検出部と、
上記結像画像のうちの大リングの外側輪郭線と、その外側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記大リングの中心を検出すると共に、上記結像画像のうちの上記大リングよりも小径の小リングの内側輪郭線と、その内側輪郭線に囲まれた図形の面積とに基づいて、上記小リングの中心を検出するリング検出補正部と
を備えることを特徴とするレンズチルト検出装置。 Illumination light from a ring light source whose light emitting surface is substantially ring-shaped is applied to a plurality of lens surfaces of the lens unit of the optical unit, and at least two or more of the ring light sources generated by reflected light from the plurality of lens surfaces A lens tilt detection device that detects a tilt amount and a tilt direction of the lens unit based on a relative shift amount of each center position of a ring-shaped formed image,
An imaging means for capturing the ring-shaped image;
An image processing device for processing an image signal output from the imaging means,
The image processing apparatus includes:
A contour extraction unit for extracting a contour line of the ring-shaped image;
An area calculation unit for calculating the area of the figure surrounded by the contour line;
A ring detection unit that detects the center of a ring-shaped imaging image surrounded by the contour line based on the contour line and the area;
The center of the large ring is detected based on the outer contour line of the large ring in the imaged image and the area of the figure surrounded by the outer contour line. A lens comprising: an inner contour line of a small ring having a smaller diameter than the ring, and a ring detection correction unit that detects a center of the small ring based on an area of a figure surrounded by the inner contour line Tilt detection device.
上記リング検出部は、上記面積算出部で算出した面積と同等の面積を有するテンプレートリング画像と、上記輪郭線で囲まれた図形とのテンプレートマッチングをおこなって、閾値以上の相似度を有するときに、上記輪郭線がリングの輪郭であるとして採用することを特徴とするレンズチルト検出装置。 The lens tilt detection apparatus according to claim 1,
The ring detection unit performs template matching between a template ring image having an area equivalent to the area calculated by the area calculation unit and a figure surrounded by the outline, and has a similarity equal to or greater than a threshold value. A lens tilt detection device, wherein the contour line is adopted as the contour of a ring.
上記リング検出補正部は、上記輪郭線のハフ変換によって、上記リング状の結像画像の中心を推定するリング推定部を含むことを特徴とするレンズチルト検出装置。 The lens tilt detection device according to claim 1 or 2,
2. The lens tilt detection device according to claim 1, wherein the ring detection correction unit includes a ring estimation unit that estimates a center of the ring-shaped formed image by a Hough transform of the contour line.
上記リング検出補正部は、上記結像画像の真円度を算出する真円度算出手段を含み、上記真円度が予め定められた閾値以下のときのみ、補正のための動作をするレンズチルト検出装置。 In the lens tilt detection device according to any one of claims 1 to 3,
The ring detection correction unit includes a roundness calculation unit that calculates the roundness of the imaged image, and the lens tilt that operates for correction only when the roundness is equal to or less than a predetermined threshold value. Detection device.
上記リング光源は、発光面が略円あるいは略矩形のリング状であることを特徴とするレンズチルト検出装置。 In the lens tilt detection device according to any one of claims 1 to 4,
The ring light source has a light emitting surface in a ring shape having a substantially circular or rectangular shape.
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